Schwarze Löcher sind nicht lebendig, aber es stellt sich heraus, dass sie ein schlagendes Herz haben – wenn sie große Mengen Gas verbrauchen. Neue Forschungen haben herausgefunden, wie dieses Herz funktioniert.
Wann Schwarze Löcher Schwarze Löcher existieren in einem Doppelsternsystem – sie teilen sich eine Umlaufbahn mit einem anderen Stern – und können einem Sternbegleiter Gas entziehen. Dabei wird das Gas komprimiert und auf unglaublich hohe Temperaturen erhitzt, wobei große Mengen Röntgenstrahlung freigesetzt werden. Durch diesen Prozess identifizierten Astronomen im berühmten Fall erstmals Schwarze Löcher Sternbild Cygnus X-1eine der hellsten Röntgenquellen an unserem Himmel.
Inmitten dieser unersättlichen Gärung, die Tausende oder sogar Millionen von Jahren andauern kann, kann es manchmal zu einer gewaltigen Explosion kommen. Das ist eine plötzliche Zündung Röntgenstrahlen Das Ergebnis des schnellen Verbrauchs einer großen Menge an Materialien auf einmal.
Astronomen haben im Laufe der Jahre viele dieser Fackeln untersucht, aber detaillierte Beobachtungen dieser Fackeln haben manchmal seltsames Verhalten offenbart. Zusätzlich zum Gesamtausbruch gibt es eine gewisse Variabilität, bei der es sich um einen regelmäßigen Aktivitätsimpuls handelt, der in das Ausbruchereignis integriert ist. Astronomen nennen diese Impulse Herzschlag-Flare, weil ihr Verhalten dem EKG-Signal eines menschlichen Herzschlags ähnelt, mit einem langsamen Anstieg, einem schnellen Abfall und einer Rückkehr zur Normalität.
Bezogen auf: Was ist das größte Schwarze Loch im Universum?
Ein Team von Astronomen am Schlüssellabor für Teilchenastrophysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking hat den neuesten Herzschlag untersucht und in einem Forschungsbericht den Prozess beschrieben, der ihn antreiben könnte. Es wurde in der Preprint-Datenbank arXiv veröffentlichtSie haben ihre Arbeit zur Veröffentlichung im Astrophysical Journal eingereicht.
Das von ihnen untersuchte Leuchten stammte von IGR J17091-3624, einem Schwarzen Loch, das sich 28.000 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Anhand von Röntgendaten, die 2022 mit dem Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) und dem Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) aufgenommen wurden, fand das Team klare Hinweise auf ein herzschlagähnliches Signal im Leuchten. Durch die Untersuchung der detaillierten Eigenschaften der Herzschläge gelangten sie zu dem Schluss, dass diese Art von Impulsen auf Wechselwirkungen und Instabilitäten innerhalb der das Schwarze Loch umgebenden Materie zurückzuführen sind.
Wenn Materie in ein Schwarzes Loch fällt, wird sie nicht nur komprimiert, sondern bildet auch eine dünne, schnell rotierende Scheibe. Der innere Rand dieser Scheibe neigt sich nach unten in Richtung des Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs, während der Rest der Scheibe mit Röntgenstrahlung leuchtet. Dadurch entsteht eine äußerst instabile Situation, in der die Strahlung der Scheibe mit der Gravitationskraft des Schwarzen Lochs konkurriert.
Um einen Herzschlag zu erzeugen, zerfällt die Scheibe vorübergehend, verliert ihren Zusammenhalt und schickt eine große Materialmasse in das Schwarze Loch. Dadurch wird eine große Menge Strahlung freigesetzt, die einen Herzschlag auslöst. Die Strahlung erhitzt dann das Gas und verhindert so vorübergehend, dass es herunterfällt. Das Gas stabilisiert sich dann, bevor der Vorgang wiederholt wird und den Weg für einen weiteren Herzschlag ebnet.
Diese Herzschlagsignale sind unglaublich selten – nur zwei von Hunderten bekannten Schwarzen Löchern haben sie gezeigt –, aber die Forscher hoffen, mehr zu untersuchen, da sie wertvolle Einblicke in die Beziehungen zwischen Schwarzen Löchern und ihrer Umgebung bieten.
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