Schlagwort: Schwarzes Loch

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Fasern der aktiven Galaxie NGC 1275

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Bildcredit: Hubble Legacy Archive, ESA, NASA; Bearbeitung und Bildrechte: Domingo Pestana

Beschreibung: Was hält die Fasern an dieser Galaxie?

Die Fasern bleiben in NGC 1275 bestehen, obwohl der Tumult galaktischer Kollisionen sie zerstört haben sollten. Die aktive Galaxie NGC 1275 ist das zentrale markante Mitglied des großen, relativ nahen Perseus-Galaxienhaufens. Die aktive Galaxie sieht in sichtbaren Wellenlängen wild aus, sie ist auch eine gewaltige Quelle an Röntgen– und Radioemissionen.

NGC 1275 sammelt Materie, indem ganze Galaxien hineinfallen und letztlich ein sehr massereiches Schwarzes Loch im Kern der Galaxie füttern. Dieses Kompositbild, das aus Archivdaten des Weltraumteleskops Hubble nachgebaut wurde, betont die entstandenen galaktischen Trümmer und Fasern aus leuchtendem Gas, manche sind bis zu 20.000 Lichtjahre lang.

Beobachtungen lassen vermuten, dass die Strukturen, die durch die Aktivität des Schwarzen Lochs vom Galaxienzentrum ausgestoßen werden, durch Magnetfelder zusammengehalten werden. NGC 1275, auch bekannt als Perseus A, ist größer als 100.000 Lichtjahre und etwa 230 Millionen Lichtjahre entfernt.

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Wachsendes Schwarzes Loch mit Strahl

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Illustrationscredit: NASA, Swift, Aurore Simonnet (Sonoma State U.)

Beschreibung: Was passiert, wenn ein Schwarzes Loch einen Stern verschlingt?

Viele Details sind noch unbekannt, doch aktuelle Beobachtungen liefern neue Hinweise. 2014 wurde von den bodengebundenen Roboterteleskopen des Projekts der automatisierten Ganzhimmelssuche nach Supernovae (ASAS-SN) eine mächtige Explosion beobachtet und weiterverfolgt, unter anderem von den Instrumenten des NASA–Satelliten Swift im Erdorbit. Computermodelle dieser Emissionen passen zu einem Stern, der von einem fernen, sehr massereichen Schwarzen Loch auseinandergerissen wird. Die Ergebnisse einer solchen Kollision sind auf dieser künstlerischen Darstellung dargestellt.

Das Schwarze Loch selbst ist als winziger schwarzer Punkt in der Mitte dargestellt. Wenn Materie ins Loch fällt, kollidiert sie mit anderer Materie und erhitzt sich. Das Schwarze Loch ist von einer Akkretionsscheibe aus heißer Materie umgeben, die einst der Stern war, und aus der Rotationsachse des Schwarzen Lochs strömt ein Strahl.

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Im Zentrum der Spiralgalaxie NGC 5033

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Bildcredit: NASA, ESA, Hubble, MAST – Bearbeitung: Judy Schmidt

Beschreibung: Was geschieht im Zentrum der Spirale NGC 5033? Viele Dinge – einige laufen rund, andere sind energiereich, und manche verstehen wir nicht gut. NGC 5033 ist wegen der großen Aktivität in ihrem Kern als Seyfertgalaxie bekannt. Helle Sterne, dunkler Staub und interstellares Gas wirbeln schnell um ein galaktisches Zentrum, das durch ein sehr massereiches Schwarzes Loch leicht verschoben erscheint. Diese Verschiebung trat vermutlich ein, weil NGC 5033 irgendwann in der letzten Milliarde Jahre mit einer anderen Galaxie verschmolz.

Dieses Bild wurde 2005 mit dem Weltraumteleskop Hubble fotografiert. NGC 5033 ist etwa 100.000 Lichtjahre groß und so weit entfernt, dass wir sehen, wie sie vor ungefähr 40 Millionen Jahren aussah.

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NGC 4696: Fasern um ein Schwarzes Loch

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Bildcredit: NASA, ESA, Hubble, A. Fabian

Beschreibung: Was geschieht im Zentrum der elliptischen Galaxie NGC 4696? Auf diesem kürzlich veröffentlichten Bild des Weltraumteleskops Hubble wurden darin lange Tentakel aus Gas und Staub sehr detailreich abgebildet. Diese Fasern verlaufen anscheinend zur Zentralregion der Galaxie, die vermutlich von einem sehr massereichen Schwarzen Loch besetzt ist. Es gibt Hinweise, dass dieses Schwarze Loch Energie abzieht, die das umgebende Gas erhitzt, kühlere Fasern aus Gas und Staub ausstößt und die Sternbildung beendet. Diese Fasern werden von Magnetfeldern in Schwebe gehalten, scheinen dann auf spiralförmigen Bahnen zum zentralen Schwarzen Loch zu laufen und schließlich dieses zu umkreisen.

NGC 4696 ist die größte Galaxie im Zentaurus-Galaxienhaufen, der etwa 150 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Dieses Bild zeigt eine ungefähr 45.000 Lichtjahre breite Region.

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Arp 299: Schwarze Löcher in kollidierenden Galaxien

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Bildcredit: NASA, JPL-Caltech, GSFC, Hubble, NuSTAR

Beschreibung: Spuckt nur ein schwarzes Loch energiereiche Strahlung – oder zwei? Um das herauszufinden, richteten Astronomen das NASA-Teleskop NuSTAR im Erdorbit auf die rätselhaften kollidierenden Galaxien Arp 299, welche die Strahlung ausstoßen. Die beiden Galaxien von Arp 299 sind für Millionen Jahre in einem Gravitationskampf gefangen, während ihre zentralen Schwarzen Löcher bald selbst kämpfen werden.

Dieses hoch aufgelöste Bild in sichtbarem Licht wurde von Hubble fotografiert. Das darübergelegte diffuse Röntgenleuchten wurde von NuSTAR abgebildet und ist in Falschfarbenrot, -grün und -blau dargestellt. Die NuSTAR-Beobachtungen zeigen bei nur einem der zentralen Schwarzen Löcher, wie es sich durch eine Region aus Gas und Staub kämpft und dabei Materie absorbiert und Röntgenlicht abstrahlt. Die energiereiche Strahlung stammt nur vom rechten Galaxienzentrum und entsteht sicherlich in der Nähe – jedoch außerhalb – des Ereignishorizonts des zentralen Schwarzen Loches. In Milliarden Jahren bleibt nur eine Galaxienkomponente übrig und nur ein zentrales massereiches Schwarzes Loch. Bald danach stürzt sich jedoch eine andere Galaxie ins Getümmel.

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Zwei Schwarze Löcher verschmelzen

Credit der Simulation: Projekt zur Simulation eXtremer Raumzeiten

Drückt auf den roten Pfeil und schaut zu, wie zwei Schwarze Löcher verschmelzen. Die Videosimulation wurde vom ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen durch LIGO angeregt. Es läuft in Zeitlupe. In Echtzeit dauert es etwa eine Drittelsekunde.

Die Schwarzen Löcher tanzen auf einer kosmischen Bühne vor Sternen, Gas und Staub. Ihre enorme Gravitation bricht das Licht hinter ihnen in Einsteinringe. Dabei nähern sie sich einander auf Spiralbahnen. Am Ende verschmelzen sie zu einem einzigen Schwarzen Loch.

Bei der rasanten Verschmelzung der massereichen Objekte entstehen unsichtbare Gravitationswellen. Sie führen zum Kräuseln des sichtbaren Bildes. Noch nach der Verschmelzung der Schwarzen Löcher schwappen sie innen und außen über die Einsteinringe.

Die Gravitationswellen, die LiIGO aufgespürt hat, werden als GW150914 bezeichnet. Sie passen zur Verschmelzung Schwarzer Löcher mit 36 und 29 Sonnenmassen. Ihre Entfernung beträgt 1,3 Milliarden Lichtjahre. Das einzelne Schwarze Loch, das schließlich entsteht, besitzt 62 Sonnenmassen. Drei Sonnenmassen bleiben übrig, sie wurden in Energie in Form von Gravitationswellen umgewandelt.

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Advanced LIGO: verbesserte Gravitationswellendetektoren

Die Arme dieses Gravitationswellen-Observatoriums LIGO im US-Bundesstaat Washington sind je vier Kilometer lang. Sie befinden sich auf einem rostbraunen Untergrund in der Wüste.

Bildcredit: LIGO, Caltech, MIT, NSF

Wenn man Ladung beschleunigt, entsteht elektromagnetische Strahlung, nämlich Licht. Doch wenn man Masse beschleunigt, entstehen Gravitationswellen. Licht war die ganze Zeit sichtbar. Doch ein bestätigter direkter Nachweis von Gravitationswellen ist schwierig. Wenn Gravitationswellen absorbiert werden, entsteht ein winziges symmetrisches Wackeln. Es ist ähnlich, wie wenn man einen Gummiball quetscht und dann schnell wieder loslässt.

Mit getrennten Detektoren kann man Gravitationswellen von alltäglichen Stößen unterscheiden. Starke astronomische Quellen von Gravitationswellen rütteln gleichzeitig an den Detektoren. Das passiert sogar dann, wenn die Detektoren auf gegenüberliegenden Seiten der Erde stehen.

Das Bild zeigt die Arme eines solchen Detektors. Sie sind vier Kilometer lang. Es ist das Laser-Interferometer Gravitationswellen-Observatorium (LIGO) im US-Bundesstaat Washington. Die Detektoren für Gravitationswellen werden ständig verbessert. Das geschieht auch beim Schwesterinterferometer in Louisiana. Sie heute nun empfindlicher als je zuvor.

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Massereiches Schwarzes Loch zerfetzt vorbeiziehenden Stern

Rechte am Illustrationsvideo: Raumfahrtzentrum Goddard der NASA, CI Lab

Was passiert, wenn ein Stern einem Schwarzen Loch zu nahe kommt? Kürzlich beobachteten Observatorien im Weltraum ein Ereignis im Zentrum einer fernen Galaxie, das als ASASSN-14li bezeichnet wird. Es erzählt anscheinend die zermürbende Geschichte eines Sterns. Eine genaue Auflösung ist zwar nicht möglich, doch Schwankungen im energiereichen Licht lassen vermuten, dass ein Teil des Sterns zerfetzt wurde und eine wirbelnde Scheibe um den dunklen Abgrund bildete.

Diese Video-Illustration zeigt das mögliche Szenario. Ein Strahl verläuft entlang der Rotationsachse des Schwarzen Lochs. Der weiß gefärbte innerste Teil der Scheibe leuchtet im Röntgenlicht am hellsten. Er treibt vielleicht einen periodischen, blau dargestellten Wind an.

Künftige Beobachtungen in Röntgen- und Ultraviolettlicht von Sternzerstörungen durch Schwarze Löcher – auch im Zentrum unserer Milchstraße – versprechen uns mehr Information zur komplexen Dynamik, die sich in einigen der heißesten Orte mit der stärksten Gravitation im Universum entwickelt.

Galerie: Venus-, Jupiter- und Marskonjunktion im Oktober
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