Einige Schwarze Löcher sind alles andere als schwarz – und Wissenschaftler haben 75,000 der hellsten Löcher gefunden

Neuauflage von Plato

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Wenn die massereichsten Sterne sterben, kollabieren sie und bilden einige der dichtesten bekannten Objekte im Universum: Schwarze Löcher. Sie sind die „dunkelsten“ Objekte im Kosmos, da nicht einmal Licht ihrer unglaublich starken Schwerkraft entkommen kann.

Aus diesem Grund ist es unmöglich, Schwarze Löcher direkt abzubilden, was sie mysteriös und ziemlich verwirrend macht. Aber unser neue Forschung hat eine Methode erprobt, mit der sich einige der gefräßigsten Schwarzen Löcher überhaupt entdecken lassen, wodurch es einfacher wird, sie tief im Herzen entfernter Galaxien zu finden.

Trotz des Namens nicht alle Schwarze Löcher sind schwarz. Zwar gibt es Schwarze Löcher in vielen verschiedenen Größen, doch die größten befinden sich im Zentrum von Galaxien und werden immer größer.

Diese „supermassereichen“ Schwarzen Löcher können eine Masse von bis zu einem Kilogramm haben Milliarden Sonnen. Das Schwarze Loch im Zentrum unserer eigenen Milchstraßengalaxie – genannt Sagittarius A*, dessen Entdeckung das erhielt 2020-Nobelpreis für Physik– ist ziemlich ruhig. Aber das ist nicht bei allen supermassereichen Schwarzen Löchern der Fall.

Kommt Materie wie Gas, Staub oder Sterne einem Schwarzen Loch zu nahe, wird sie von der enormen Gravitationskraft angesaugt. Während es auf das Schwarze Loch zufällt, erwärmt es sich und wird unglaublich hell.

Das von diesen „hellen Schwarzen Löchern“ erzeugte Licht kann das gesamte elektromagnetische Spektrum abdecken, von Röntgenstrahlen bis hin zu Radiowellen. Ein anderer Name für das Helle Schwarze Löcher Im Zentrum von Galaxien befinden sich „aktive galaktische Kerne“ oder AGN. Sie können Billionen Mal heller leuchten als die Sonne und manchmal sogar alle Sterne in ihrer Galaxie überstrahlen.

Die hellsten Schwarzen Löcher

Manche AGN spuckt heftig Materie über einen Strahl aus, der Millionen von Kilometern durch den Weltraum reist und von Radioteleskopen beobachtet werden kann. Andere erzeugen „Winde“ im Zentrum der Galaxie, die in der Lage sind, jegliches Gas (den Treibstoff, der für die Sternentstehung benötigt wird) aus der Galaxie zu verdrängen.

Angesichts solch zerstörerischer Kräfte in der Mitte einer Galaxie sind sich Astronomen sicher, dass dies große Auswirkungen auf die Galaxie selbst haben muss. Wir wissen, dass die meisten Galaxien langsam sind ihre Sternentstehungsprozesse ausschalten, und AGN könnte einer der Schuldigen sein.

AGN kann uns daher nicht nur helfen, schwer fassbare Schwarze Löcher besser zu verstehen, sondern ihre Untersuchung bringt uns auch etwas über Galaxien selbst bei.

Helle Schwarze Löcher finden

Abhängig davon, wie viel ein Schwarzes Loch „frisst“, in welcher Galaxie es sich befindet und aus welchem Blickwinkel wir es sehen können, können AGN sehr unterschiedlich aussehen. Selbst wenn ein Astronom mit einem Röntgenteleskop dieselbe Galaxie betrachtet, könnte sie leuchten sehen und ein AGN entdecken, während ein anderer Astronom, der ein Radioteleskop verwendet, möglicherweise nichts sieht, wenn das AGN nicht zufällig Jets erzeugt, die in der Galaxie sichtbar sind Funkspektrum.

Aus diesem Grund wurde angenommen, dass es sich bei allen um unterschiedliche Objekte handelte. Doch als die Astronomen dieselben Objekte mit unterschiedlichen Teleskopen betrachteten, stellten sie fest, dass sie viele Ähnlichkeiten aufwiesen, und erkannten die Vorteile, die es mit sich bringt, einen größeren Teil des elektromagnetischen Spektrums zu nutzen, um sie zu finden.

Die relative Helligkeit einer Galaxie in verschiedenen Teilen des elektromagnetischen Spektrums wird als „spektrale Energieverteilung“ bezeichnet. Damit lässt sich messen, wie viele Sterne es in einer Galaxie gibt, wie alt sie sind, woraus sie bestehen und wie viel Staub das Licht blockiert.

In unserer Forschung veröffentlicht in Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical SocietyWir zeigen, dass diese Technik auch zur Erkennung von AGN verwendet werden kann. Das bedeutet, dass wir jetzt nicht nur die Eigenschaften und Geschichte der Sterne in der Galaxie messen können, sondern auch die Helligkeit ihres zentralen Schwarzen Lochs.

Das ist keine einfache Sache. Der Unterschied zwischen Sternenlicht und dem Licht eines AGN ist unglaublich subtil, sodass es möglich ist, junge Sterne mit einem hellen Schwarzen Loch zu verwechseln und umgekehrt.

In Australien waren Astronomen mit australischen Teleskopen um 3D-Karten von Galaxien in bestimmten Himmelsbereichen zu erstellen. Mit diesen Karten können wir Hunderttausende Galaxien aus 11 Milliarden Jahren Geschichte nach möglichen AGN durchsuchen.

Durch die Anwendung unserer neuen Methode auf 700,000 Galaxien haben wir mehr als 75,000 AGN identifiziert und quantifiziert, um zu verstehen, wie sich ihre Zahl im Laufe der Zeit entwickelt hat und wie sie ihre Wirtsgalaxien beeinflusst haben. Astronomen glauben, dass die Zahl der AGN im Universum mit dem Ausmaß der Sternentstehung zusammenhängt, von dem wir wissen, dass es vor etwa 10 Milliarden Jahren fast zehnmal höher war. Aber bis wir sicher sein können, dass wir in unseren Galaxienproben alle AGN über die kosmische Zeit hinweg identifiziert haben, werden wir es nicht genau wissen.

Derzeit debattiert die astronomische Gemeinschaft immer noch leidenschaftlich über die Natur aktiver Schwarzer Löcher. Obwohl wir die Fragen, die zur Beruhigung der Debatte nötig wären, noch nicht beantwortet haben, sind wir der zuverlässigen Entdeckung dieser faszinierenden Objekte in Galaxien einen Schritt näher gekommen. Und das ist ein wichtiger Schritt, um mehr Licht in das Geheimnis der Schwarzen Löcher zu bringen.

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Bild-Kredit: NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al., CC BY-SA