Ein sonnenähnlicher Stern, der sich in einer etwa 500 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie befindet, wird nach und nach von einem Schwarzen Loch verschlungen und verliert bei jedem Vorbeiflug eine Masse, die der Masse von drei Erden entspricht.
Ein massiver Röntgenausbruch, der von Astronomen der Universität Leicester entdeckt wurde, deutet darauf hin, dass Material dreimal so groß ist wie die Masse der Erde, die in einem verbrennt schwarzes Loch.
Ein Stern wie unsere eigene Sonne in einer nahegelegenen Galaxie wird nach und nach von einem kleinen, aber gefräßigen Schwarzen Loch zerfressen und verliert bei jedem Vorbeiflug die äquivalente Masse von drei Erden.
Über die Entdeckung durch Astronomen der Universität Leicester wurde am 7. September in der Fachzeitschrift berichtet Naturastronomie und liefert ein „fehlendes Glied“ in unserem Wissen über Schwarze Löcher, die umlaufende Sterne stören. Es deutet auf eine ganze Menagerie von Sternen hin, die sich im Verzehr befinden und noch unentdeckt sind.
Das Team wurde von der UK Space Agency und dem UK Science and Technology Facilities Council (STFC) unterstützt.
Entdeckungsdetails
Die Astronomen wurden durch einen hellen Röntgenblitz auf den drohenden Untergang des Sterns aufmerksam gemacht, der aus dem Zentrum der nahegelegenen Galaxie 2MASX J02301709+2836050 zu kommen schien, etwa 500 Millionen Lichtjahre entfernt Milchstraße. Es erhielt den Namen Swift J0230 und wurde in dem Moment entdeckt, als es zum ersten Mal mit einem neuen Gerät entdeckt wurde, das von Wissenschaftlern des Neil Gehrels Swift Observatory entwickelt wurde. Sie planten schnell weitere Swift-Beobachtungen davon und stellten fest, dass es nicht wie erwartet verfiel, sondern sieben bis zehn Tage lang hell leuchtete und dann abrupt abschaltete und diesen Vorgang etwa alle 25 Tage wiederholte.
Ein optisches Bild der Galaxie, in der das neue Ereignis stattfand, entnommen aus archivierten PanSTARRS-Daten. Das Röntgenobjekt befand sich irgendwo innerhalb des weißen Kreises, was etwa der Größe eines Stecknadelkopfes in 100 m Entfernung entspricht. Auch die Position einer zwei Jahre alten Supernova wird angezeigt. Bildnachweis: Daniele B. Malesani / PanSTARRS
Die fehlenden Teile verknüpfen
Ein ähnliches Verhalten wurde bei sogenannten quasiperiodischen Eruptionen und periodischen nuklearen Transienten beobachtet, bei denen einem Stern Material von einem Schwarzen Loch weggerissen wird, während seine Umlaufbahn ihn in seine Nähe bringt. Sie unterscheiden sich jedoch darin, wie oft sie ausbrechen und ob sie ausbrechen Bei Röntgenstrahlen oder optischem Licht ist die Explosion vorherrschend. Die Regelmäßigkeit der Emissionen von Swift J0230 lag zwischen beiden, was darauf hindeutet, dass es sich um das „fehlende Bindeglied“ zwischen den beiden Arten von Ausbrüchen handelt.
Anhand der für diese beiden Ereignisklassen vorgeschlagenen Modelle kamen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass der Ausbruch von Swift J0230 einen Stern von ähnlicher Größe wie unsere eigene Sonne darstellt, der sich auf einer elliptischen Umlaufbahn um ein massearmes Schwarzes Loch im Zentrum seiner Galaxie befindet . Während die Umlaufbahn des Sterns ihn in die Nähe der intensiven Anziehungskraft des Schwarzen Lochs bringt, wird Material mit der Masse von drei Erden aus der Atmosphäre des Sterns gerissen und erhitzt, während es in das Schwarze Loch fällt. Die starke Hitze, rund 2 Millionen Grad Celsiussetzt eine riesige Menge Röntgenstrahlen frei, die zuerst vom Swift-Satelliten aufgenommen wurden.
Jetzt siehst du es nicht, jetzt siehst du es! Röntgenbilder desselben Ortes am Himmel vor (links) und nach (rechts) dem Ausbruch von Swift J0230. Diese Bilder wurden mit dem Röntgenteleskop an Bord des Swift-Satelliten aufgenommen. Bildnachweis: Phil Evans (Universität Leicester) / NASA Swift
Experteneinblicke
Der Hauptautor Dr. Phil Evans von der University of Leicester School of Physics and Astronomy sagte: „Dies ist das erste Mal, dass wir sehen, wie ein Stern wie unsere Sonne wiederholt von einem Schwarzen Loch mit geringer Masse zerfetzt und verschlungen wird.“ Sogenannte „wiederholte, teilweise Gezeitenstörungen“ sind an sich eine ziemlich neue Entdeckung und scheinen in zwei Arten unterteilt zu werden: solche, die alle paar Stunden ausbrechen, und solche, die etwa jedes Jahr ausbrechen. Dieses neue System passt genau in die Lücke dazwischen, und wenn man die Zahlen betrachtet, stellt man fest, dass auch die beteiligten Objekttypen gut zusammenpassen.“
Dr. Rob Eyles-Ferris, der mit Dr. Evans am Swift-Satelliten arbeitet, schloss kürzlich seine Doktorarbeit in Leicester ab, die sich mit der Untersuchung von Sternen befasst, die durch Schwarze Löcher zerstört werden. Er erklärt: „In den meisten Systemen, die wir in der Vergangenheit gesehen haben, ist der Stern vollständig zerstört. Swift J0230 ist eine aufregende Ergänzung zur Klasse der teilweise zerstörten Sterne, da es uns zeigt, dass die beiden bereits gefundenen Klassen dieser Objekte wirklich miteinander verbunden sind, wobei unser neues System uns das fehlende Bindeglied liefert.“
Illustration des Neil Gehrels Swift Observatoriums. Bildnachweis: NASA
Vorfreude auf weitere Entdeckungen
Dr. Kim Page von der Universität Leicester, die an der Datenanalyse für die Studie arbeitete, sagte: „Angesichts der Tatsache, dass wir Swift J0230 innerhalb weniger Monate nach der Aktivierung unseres neuen Tools zur Transientensuche gefunden haben, gehen wir davon aus, dass es noch viel mehr gibt.“ Objekte wie dieses da draußen warten darauf, entdeckt zu werden.“
Dr. Chris Nixon ist ein theoretischer Astrophysiker, der kürzlich von der University of Leicester an die University of Leeds gewechselt ist. Er leitete die theoretische Interpretation dieses Ereignisses. Seine Forschung wird vom UK Science and Technology Facilities Council und dem Leverhulme Trust finanziert.
Sie schätzen, dass das Schwarze Loch etwa das 10.000- bis 100.000-fache der Masse unserer Sonne hat, was für die supermassiven Schwarzen Löcher, die normalerweise im Zentrum von Galaxien zu finden sind, ziemlich klein ist. Man geht davon aus, dass das Schwarze Loch im Zentrum unserer eigenen Galaxie 4 Millionen Sonnenmassen hat, während die meisten im Bereich von 100 Millionen Sonnenmassen liegen.
Es ist die erste Entdeckung, die mit dem neuen Transientendetektor für den Swift-Satelliten gemacht wurde, der vom Team der University of Leicester entwickelt wurde und auf ihren Computern läuft. Wenn ein extremes Ereignis eintritt und einen Röntgenausbruch in einer Himmelsregion verursacht, in der es zuvor keine Röntgenstrahlung gab, sprechen Astronomen von einem astronomischen Röntgentransienten. Trotz der extremen Ereignisse, die sie ankündigen, sind diese Ereignisse nicht leicht oder zumindest nicht schnell zu finden – und so wurde dieses neue Tool entwickelt, um in Echtzeit nach neuen Arten von Transienten zu suchen.
Dr. Evans fügt hinzu: „Diese Art von Objekt war im Wesentlichen nicht nachweisbar, bis wir diese neue Anlage bauten, und kurz darauf entdeckte es dieses völlig neue, noch nie dagewesene Ereignis.“ Swift ist fast 20 Jahre alt und entdeckt plötzlich brandneue Ereignisse, von deren Existenz wir nie wussten. Ich denke, es zeigt, dass man jedes Mal, wenn man eine neue Sichtweise auf den Weltraum findet, etwas Neues lernt und feststellt, dass es da draußen etwas gibt, von dem man vorher nichts wusste.“
Internationale Zusammenarbeit und Zukunftsaussichten
Dr. Caroline Harper, Leiterin der Weltraumforschung bei der britischen Weltraumbehörde, sagte: „Dies ist eine weitere aufregende Entdeckung der weltweit führenden Swift-Mission – ein Schwarzes Loch mit geringer Masse, das bei jeder Umlaufbahn einen sonnenähnlichen Stern ‚beißt‘.“ nah genug.
„Die britische Weltraumbehörde hat mit uns zusammengearbeitet NASA auf dieser Mission seit vielen Jahren; Das Vereinigte Königreich war federführend bei der Entwicklung von Hardware für zwei der wichtigsten wissenschaftlichen Instrumente und wir stellten Mittel für das Swift Science Data Centre bereit, das wir weiterhin unterstützen. Wir freuen uns auf noch mehr Erkenntnisse von Swift über Gammastrahlenausbrüche im gesamten Kosmos und die massiven Ereignisse, die sie verursachen, in der Zukunft.“
Weitere Informationen zu dieser Entdeckung finden Sie unter Swift Spies Sun-Like Star Being Consumed Bite by Bite.
Referenz: „Monatliche quasi-periodische Eruptionen durch wiederholte Sternstörung durch ein massives Schwarzes Loch“ von PA Evans, CJ Nixon, S. Campana, P. Charalampopoulos, DA Perley, AA Breeveld, KL Page, SR Oates, RAJ Eyles-Ferris, DB Malesani, L. Izzo, MR Goad, PT O’Brien, JP Osborne und B. Sbarufatti, 7. September 2023, Naturastronomie.
DOI: 10.1038/s41550-023-02073-y