Ein Schwarzes Loch strahlte ein Licht von uns weg, aber seine intensive Schwerkraft lenkte die Explosion zurück in unsere Richtung
1916 vollendete Albert Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie, eine Reise, die 1905 mit seinen Versuchen begann, Newtons eigene Gravitationstheorien mit den Gesetzen des Elektromagnetismus in Einklang zu bringen. Nach ihrer Fertigstellung lieferte Einsteins Theorie eine einheitliche Beschreibung der Schwerkraft als geometrische Eigenschaft des Kosmos, in der massive Objekte die Krümmung der Raumzeit verändern und alles um sie herum beeinflussen.
Darüber hinaus sagten Einsteins Feldgleichungen die Existenz von Schwarzen Löchern voraus, Objekten, die so massiv sind, dass selbst Licht nicht aus ihrer Oberfläche entweichen kann. GR sagt auch voraus, dass Schwarze Löcher das Licht in ihrer Nähe biegen werden, ein Effekt, der von Astronomen genutzt werden kann, um weiter entfernte Objekte zu beobachten. Mit dieser Technik hat ein internationales Wissenschaftlerteam eine noch nie dagewesene Leistung erbracht, indem es Licht beobachtete, das durch eine Röntgenstrahlung verursacht wurde hinter einem schwarzen Loch .
Das Team wurde von Dr. Dan Wilkins geleitet, einem Astrophysiker mit dem Kavli-Institut für Teilchen-Astrophysik und Kosmologie an der Stanford University und NASA Einstein Fellow. Er wurde von Forschern aus Saint Mary's University in Halifax , Neuschottland; das Institut für Gravitation und Kosmos an der Pennsylvania State University und der SRON Niederländisches Institut für Weltraumforschung .
Diagramm, das zeigt, wie die extreme Schwerkraft eines Schwarzen Lochs Röntgenechos von seiner anderen Seite sichtbar macht. Bildnachweis: ESA
Verwendung der ESAs XMM-Newton und NASAs NuSTAR Weltraumteleskope beobachteten Wilkins und sein Team helle Röntgenstrahlen, die von einem supermassiven Schwarzen Loch (SMBH) ausgehen, das sich im Zentrum von I Zwicky 1 befindet – einer Spiralgalaxie, die 1.800 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Die Astronomen hatten dies nicht erwartet, aber aufgrund der extremen Schwerkraft des SMBH (die von 10 Millionen Sonnenmassen kommt), wurden Flares von hinten für das XMM-Newton und NuSTAR sichtbar.
Die Entdeckung wurde im Rahmen einer Umfrage gemacht, die darauf abzielte, mehr über das helle und mysteriöse Röntgenlicht zu erfahren, das den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs umgibt. Es wird angenommen, dass diese „Korona“ (wie ihr Spitzname) das Ergebnis von Gas ist, das kontinuierlich in das Schwarze Loch fällt und eine rotierende Scheibe um es herum bildet. Wenn der Ring fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wird, wird er auf Millionen von Grad erhitzt und erzeugt Magnetfelder, die sich zu Knoten verdrehen.
Schließlich verdrehen sich diese Felder bis zu dem Punkt, an dem sie brechen und all die Energie freisetzen, die sie darin gespeichert haben. Diese Energie wird dann auf Materie in der umgebenden Scheibe übertragen, die die „Korona“ von hochenergetischen Röntgenelektronen erzeugt. Die Röntgeneruptionen waren für Wilkins und sein Team zunächst als Lichtechos sichtbar, die von einfallenden Gaspartikeln reflektiert wurden, die auf der Oberfläche des Schwarzen Lochs akkretiert wurden.
In diesem Fall war der beobachtete Röntgenstrahl so hell, dass ein Teil der Röntgenstrahlen auf die Gasscheibe fiel, die in das Schwarze Loch fiel. Als die Flares nachließen, nahmen die Teleskope schwächere Blitze auf, die Echos der Flares waren, die vom Gas hinter dem Schwarzen Loch reflektiert wurden. Das Licht dieser Blitze wurde durch die starke Schwerkraft des Schwarzen Lochs umgelenkt und wurde für die Teleskope sichtbar, wenn auch mit leichter Verzögerung.
Das XMM-Newton-Observatorium der ESA wurde 1999 ins Leben gerufen, um interstellare Röntgenquellen zu untersuchen. Bildnachweis: ESA
Das Team konnte anhand der spezifischen „Farben“ des von ihnen emittierten Lichts (ihre spezifische Wellenlänge) erkennen, woher die Röntgenblitze kamen. Die Farben der Röntgenstrahlen, die von der anderen Seite des Schwarzen Lochs kamen, wurden durch die extreme Gravitationsumgebung leicht verändert. Hinzu kommt, dass Röntgenechos zu unterschiedlichen Zeiten gesehen werden, je nachdem, wo auf der Scheibe sie reflektiert wurden, sie enthalten viele Informationen darüber, was um ein Schwarzes Loch herum passiert.
Infolgedessen bestätigten diese Beobachtungen nicht nur das von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagte Verhalten, sondern ermöglichten dem Team auch zum ersten Mal, Prozesse hinter einem Schwarzen Loch zu untersuchen. In naher Zukunft wollen Wilkins und sein Team diese Technik verwenden, um eine 3D-Karte der Umgebung des Schwarzen Lochs zu erstellen und andere Geheimnisse des Schwarzen Lochs zu untersuchen. Wilkins und seine Kollegen wollen zum Beispiel das Rätsel lösen, wie die Korona so helle Röntgenstrahlen erzeugt hat.
Diese Missionen werden sich weiterhin auf das XMM-Newton-Weltraumteleskop sowie das von der ESA vorgeschlagene Röntgenobservatorium der nächsten Generation, bekannt als , stützen Fortschrittliches Teleskop für die Hochenergie-Astrophysik (ATHENE). Diese und andere Weltraumteleskope, deren Start in den kommenden Jahren geplant ist, versprechen, viel mehr über die Teile des Universums zu enthüllen, die wir nicht sehen können, und mehr Licht in seine vielen Geheimnisse zu bringen.