21.06.2024

Ein schwarzes Loch erwacht

Unauffällige Galaxie leuchtete 2019 plötzlich heller als je zuvor.

Ende 2019 begann die zuvor unauffällige Galaxie SDSS1335+0728 plötzlich heller zu leuchten als je zuvor. Um den Ursachen auf den Grund zu gehen, haben Astronomen Daten von mehreren Weltraum- und Bodenobservatorien, darunter das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO, verwendet, um die Helligkeitsschwankungen der Galaxie nachzuverfolgen. Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass sie nie zuvor beobachtete Veränderungen in einer Galaxie sehen – wahrscheinlich das Ergebnis des plötzlichen Erwachens des massereichen schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie.

Abb.: Künstlerische Darstellung des Aufleuchtens der Galaxie SDSS1335+0728.
Abb.: Künstlerische Darstellung des Aufleuchtens der Galaxie SDSS1335+0728.
Quelle: M. Kornmesser, ESO

„Stellen Sie sich vor, Sie beobachten eine weit entfernte Galaxie seit Jahren, und sie schien immer ruhig und inaktiv zu sein“, erläutert Paula Sánchez Sáez von der ESO. „Plötzlich zeigt ihr Kern dramatische Veränderungen in der Helligkeit, die sich von allen typischen Ereignissen, die wir bisher gesehen haben, unterscheiden.“ Genau das ist mit SDSS1335+0728 passiert, deren Zentralregion jetzt als „aktiver galaktischer Kern“ – eine helle, kompakte Region, die von einem massereichen schwarzen Loch angetrieben wird – eingestuft wird, nachdem sie sich im Dezember 2019 dramatisch aufgehellt hatte.

Einige Phänomene, wie Supernovae oder das durch Gezeitenkräfte verursachte Auseinanderbrechen von Sternen, bei denen ein Stern einem schwarzen Loch zu nahe kommt und auseinandergerissen wird, können dazu führen, dass Galaxien plötzlich heller leuchten. Diese Helligkeitsschwankungen dauern jedoch in der Regel nur einige Dutzend oder höchstens einige Hundert Tage an. SDSS1335+0728 wird jedoch immer noch heller, mehr als vier Jahre, nachdem zum ersten Mal beobachtet wurde, dass sie aufleuchtete. Weiterhin sind die in der Galaxie, die sich 300 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Jungfrau befindet, festgestellten Schwankungen anders als alle bisher beobachteten und weisen die Astronomen auf eine andere Erklärung hin.

Das Team versuchte, die Helligkeitsschwankungen mithilfe einer Kombination aus Archivdaten und neuen Beobachtungen von mehreren Standorten, darunter dem X-Shooter-Instrument am VLT der ESO, zu verstehen. Beim Vergleich der vor und nach Dezember 2019 aufgenommenen Daten stellten sie fest, dass SDSS1335+0728 jetzt viel mehr Licht im ultravioletten, optischen und infraroten Wellenlängenbereich abstrahlt. Die Galaxie begann im Februar 2024 auch mit der Aussendung von Röntgenstrahlen. „Dieses Verhalten ist beispiellos“, sagt Sáez.

„Die naheliegendste Erklärung für dieses Phänomen ist, dass wir beobachten, wie der Kern der Galaxie anfängt, Aktivität zu zeigen“, sagt Lorena Hernández García von der Universität Valparaíso in Chile. „Wenn das stimmt, wäre es das erste Mal, dass wir die Aktivierung eines massereichen schwarzen Lochs in Echtzeit beobachten.

Massereiche schwarze Löcher – mit Massen, die über hunderttausend Mal größer sind als die unserer Sonne – existieren im Zentrum der meisten Galaxien, einschließlich der Milchstraße. „Diese Giganten schlafen normalerweise und sind nicht direkt sichtbar“, erklärt Claudio Ricci von der Diego-Portales-Universität, ebenfalls in Chile. „Im Fall von SDSS1335+0728 konnten wir das Erwachen des massereichen schwarzen Lochs beobachten, das sich plötzlich das in seiner Umgebung vorhandene Gas einverleibte und sehr hell wurde.“

„Dieser Prozess wurde noch nie zuvor beobachtet“, sagt García. In früheren Studien wurde zwar berichtet, dass inaktive Galaxien nach mehreren Jahren aktiv werden, doch dies ist das erste Mal, dass der Prozess selbst – das Erwachen des schwarzen Lochs – in Echtzeit beobachtet wurde. „Das könnte auch bei Sgr A*, dem massereichen schwarzen Loch im Zentrum unserer Galaxie, passieren“, so Ricci, aber es sei unklar, wie wahrscheinlich das ist.

Es sind noch weitere Beobachtungen erforderlich, um alternative Erklärungen auszuschließen. Eine andere Möglichkeit ist, dass wir ein ungewöhnlich langsames Ereignis der Gezeitenstörung oder ein neues Phänomen beobachten. Wenn es sich tatsächlich um ein Ereignis der Gezeitenstörung handelt, wäre es das längste und schwächste Ereignis dieser Art, das jemals beobachtet wurde. „Unabhängig von der Art der Schwankungen liefert diese Galaxie wertvolle Informationen darüber, wie schwarze Löcher wachsen und sich entwickeln“, sagt Sáez.

MPIA / RK

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