Astronomie: Ernährungsplan eines schwarzen Lochs entschlüsselt
Eine internationale Forschungsgruppe hat untersucht, wie und wann ein supermassereiches schwarzes Loch Material aufnimmt(öffnet im neuen Fenster) . Dafür wurde auf neue Daten der Weltraumteleskope XMM-Netwon der europäischen Raumfahrtbehörde Esa sowie des Neil-Gehrels-Swift-Observatoriums und des Chandra-Röntgenobservatoriums der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa zurückgegriffen.
Am 8. September 2018 wurde mit dem automatischen ASASSN-Programm (All-Sky Automated Survey for Supernovae) zur Suche nach neuen Supernovae ein Flare (Flackern) in einem 893 Millionen Lichtjahre entfernten aktiven Galaxienkern entdeckt.
Das System wurde deutlich heller und der als AT2018fyk katalogisierte Flare wies alle Merkmale einer Gezeitenstörung (Tidal Disruption Event, TDE) auf. Das ist ein Hinweis darauf, dass ein Stern vollständig zerrissen und teilweise verschluckt wurde, nachdem er einem schwarzen Loch zu nahe kam .
Den Fängen des schwarzen Lochs entgangen
Als sich das Material des zerstörten Sterns dem schwarzen Loch näherte, wurde es heißer und erzeugte Röntgen- und ultraviolettes Licht. Diese Signale verblassten anschließend, was zu der Annahme passte, dass von dem Stern nichts mehr übrig war, das in das schwarze Loch hätte stürzen können.
Doch etwa zwei Jahre später wurde das Röntgen- und UV-Licht der Galaxie wieder deutlich heller. Die astronomische Fachwelt ging davon aus, dass der Stern die anfängliche Gravitationseinwirkung des schwarzen Lochs wahrscheinlich überlebt hatte und dann in eine stark elliptische Umlaufbahn um das schwarze Loch eintrat.
Stern als wiederkehrende Futterquelle
Auf der Grundlage dessen, was das Forschungsteam über den Stern und seine Umlaufbahn wusste, sagte es voraus, dass die zweite Mahlzeit des schwarzen Lochs im August 2023 enden würde. Entsprechend beantragte die Arbeitsgruppe Beobachtungszeit mit dem Chandra-Röntgenteleskop zur Überprüfung.
Das untersuchte supermassereiche schwarze Loch besitzt etwa 50 Millionen Mal mehr Masse als die Sonne und befindet sich im Zentrum der Galaxie. "Das verräterische Zeichen dafür, dass dieser stellare Imbiss zu Ende geht, wäre ein plötzlicher Abfall der Röntgenstrahlung, und genau das sehen wir in unseren Chandra-Beobachtungen am 14. August 2023" , erklärte der Studienleiter Dheeraj Pasham (MIT, Massachusetts Institute of Technology) in einer Pressemitteilung(öffnet im neuen Fenster) .
Während der geringsten Annäherung ziehen die Gezeitenkräfte des schwarzen Lochs etwas Material vom Stern ab, wodurch zwei Schweife aus stellarem Schutt entstehen. Dieser Prozess wiederholt sich jedes Mal, wenn der Stern zu seinem Punkt der größten Annäherung zurückkehrt, was etwa alle 3,5 Jahre der Fall ist.
Wird es noch ein drittes Mal geben?
"Wir gehen davon aus, dass die dritte Mahlzeit des schwarzen Lochs, falls noch etwas von dem Stern übrig ist, zwischen Mai und August 2025 beginnen und fast zwei Jahre dauern wird" , erklärte Eric Coughlin (Syracuse University, New York) und führte fort: "Dies wird wahrscheinlich eher ein Imbiss als eine vollständige Mahlzeit sein, weil die zweite Mahlzeit kleiner war als die erste und der Stern immer kleiner wird."
Die Autoren vermuten, dass der untergegangene Stern ursprünglich einen anderen Stern als Begleiter hatte. Als das Sternpaar dem schwarzen Loch zu nahe kam, zog die Schwerkraft die beiden Sterne auseinander. Der eine trat in eine Umlaufbahn um das schwarze Loch ein, während der andere mit hoher Geschwindigkeit ins All geschleudert wurde.
Zu den Studien
Die Studie zum zweiten Aufleuchten wurde am 12. Januar 2023 in der Fachzeitschrift Astrophysical Journal Letters veröffentlicht: Live to Die Another Day: The Rebrightening of AT 2018fyk as a Repeating Partial Tidal Disruption Event(öffnet im neuen Fenster) .
Die neuste Studie wurde am 26. Juli 2024 auf dem Pre-Print-Server arXiv veröffentlicht: A Potential Second Shutoff from AT2018fyk: An updated Orbital Ephemeris of the Surviving Star under the Repeating Partial Tidal Disruption Event Paradigm(öffnet im neuen Fenster) .