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Der mächtigste Ausbruch eines Schwarzen Lochs, der jemals im Universum gesehen wurde

Massive Eruptionsillustration des Schwarzen Lochs

Astronomen, die XMM-Newton und NASADie Chandra-Röntgenraumobservatorien von Chandra haben zusammen mit Radioteleskopen am Boden die Folgen der stärksten Explosion entdeckt, die jemals im Universum gesehen wurde.

Der große Ausbruch ereignete sich im Ophiuchus-Galaxienhaufen, einem großen kosmischen Konglomerat mit Tausenden von Galaxien, heißem Gas und dunkler Materie, die durch die Schwerkraft zusammengehalten werden und etwa 390 Millionen Lichtjahre entfernt liegen. Insbesondere ist der Ausbruch mit starken Jets verbunden, die vom Supermassiven freigesetzt werden schwarzes Loch Diese befindet sich im Kern der Zentralgalaxie des Clusters und ernährt sich aktiv vom umgebenden Gas, wobei gelegentlich große Mengen an Materie und Energie abgestrahlt werden.

Größte Explosion in der Geschichte des Universums

Dieser äußerst starke Ausbruch ereignete sich im Ophiuchus-Galaxienhaufen, der sich etwa 390 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Galaxienhaufen sind die größten Strukturen im Universum, die durch die Schwerkraft zusammengehalten werden und Tausende einzelner Galaxien, dunkler Materie und heißes Gas enthalten. Bildnachweis: Röntgen: NASA / CXC / Naval Research Lab / Giacintucci, S.; XMM: ESA / XMM; Radio: NCRA / TIFR / GMRTN; Infrarot: 2MASS / UMass / IPAC-Caltech / NASA / NSF

In diesem Bild wird das den Cluster durchdringende diffuse heiße Gas durch Röntgenbeobachtungen von XMM-Newton (in Pink dargestellt), Funkdaten vom Giant Metrewave Radio Telescope (in Blau dargestellt) und Infrarotdaten aus der 2MASS-Vermessung ( in weiß dargestellt). Der Einschub unten rechts zeigt eine vergrößerte Röntgenansicht basierend auf Chandra-Daten (ebenfalls in Pink dargestellt), während helle Punkte, die über das Bild gestreut sind, die Verteilung der Vordergrundsterne und Galaxien widerspiegeln.

Die Röntgenemission zeigt den Rand eines großen Hohlraums, der von den Schwarzlochstrahlen in das heiße Gas geschnitzt wurde. Der Hohlraum ist mit Funkemissionen von Elektronen gefüllt, die fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wurden – wahrscheinlich aufgrund der Fütterungsaktivität des Schwarzen Lochs – und liefert Hinweise darauf, dass dort ein Ausbruch von beispielloser Größe stattgefunden hat.

Ophiuchus Galaxy Cluster

Dieser äußerst starke Ausbruch ereignete sich im Ophiuchus-Galaxienhaufen, der sich etwa 390 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Galaxienhaufen sind die größten Strukturen im Universum, die durch die Schwerkraft zusammengehalten werden und Tausende einzelner Galaxien, dunkler Materie und heißes Gas enthalten. Bildnachweis: Röntgen: NASA / CXC / Naval Research Lab / Giacintucci, S.; XMM: ESA / XMM; Radio: NCRA / TIFR / GMRTN; Infrarot: 2MASS / UMass / IPAC-Caltech / NASA / NSF

Im Jahr 2016 hatte ein Team von Astronomen erste Hinweise auf die riesige Explosion in den Chandra-Daten gefunden und über die Entdeckung einer ungewöhnlich gekrümmten Kante im Röntgenbild des Ophiuchus-Galaxienhaufens berichtet. Sie überlegten, ob diese Kante auf einen Hohlraum im heißen Gas hinweisen könnte, der mit den Schwarzlochstrahlen verbunden ist, verwarfen jedoch die Möglichkeit zu diesem Zeitpunkt.

In einer neueren Studie, die im Februar 2020 veröffentlicht wurde, haben Simona Giacintucci vom Naval Research Laboratory in Washington, DC (USA) und Mitarbeiter die gekrümmte Kante auch in XMM-Newton-Daten entdeckt, was die frühere Chandra-Beobachtung bestätigt. In dieser Studie kombinierten die Wissenschaftler die Röntgendaten mit Radiowellenbeobachtungen des Ophiuchus-Clusters aus dem Murchison Widefield Array (MWA) in Australien und dem Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) in Indien und zeigten, dass die gekrümmte Kante eine Region begrenzt gefüllt mit radioemittierendem Gas und ist in der Tat Teil der Wand eines Hohlraums im heißen Gas.

Galaxy Cluster MS 0735

MS 0735 + 74 war der bisherige Rekordhalter für den stärksten im Universum entdeckten Ausbruch. Dieses Chandra-Bild zeigt zwei riesige Hohlräume mit einem Durchmesser von jeweils 600.000 Lichtjahren in dem heißen, röntgenemittierenden Gas, das den Galaxienhaufen MS 0735.6 + 7421 (kurz MS 0735) durchdringt. Obwohl die Hohlräume sehr wenig heißes Gas enthalten, sind sie mit einer zweiseitigen, langgestreckten, magnetisierten Blase aus extrem energiereichen Elektronen gefüllt, die Radiowellen aussenden. Bildnachweis: NASA / CXC / Ohio U./B.McNamara

Der Ausbruch des Schwarzen Lochs, der den Hohlraum erzeugte, setzte eine etwa fünfmal größere Energiemenge frei als das bisher stärkste Ereignis dieses Typs, das im Galaxienhaufen MS0735.6 + 7421 beobachtet wurde.

Weitere Informationen zu dieser Entdeckung finden Sie unter Rekordverdächtiger, gigantischer Ausbruch des Schwarzen Lochs und größte Explosion in der Geschichte des von Astronomen entdeckten Universums.

Verweise:

“Entdeckung eines riesigen Radiofossils im Ophiuchus-Galaxienhaufen” von S. Giacintucci, M. Markevitch, M. Johnston-Hollitt, D. R. Wik, Q. H. S. Wang und T. E. Clarke, 27. Februar 2020, Das astrophysikalische Journal.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ab6a9d
arXiv: 2002.01291

“Deep Chandra-Studie des abgeschnittenen kühlen Kerns des Ophiuchus-Clusters” von N. Werner, I. Zhuravleva, R.E.A. Canning, S.W. Allen; A. L. King; J. S. Sanders, A. Simionescu, G. B. Taylor, R. G. Morris und A. C. Fabian, 16. Mai 2016, Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093 / mnras / stw1171