Neue Fakten zu Schwarzen Löchern

17276x 24. 04. 2019 1 Reader

Das EHT-Teleskop (Event Horizont Telescope) gibt Wissenschaftlern eine neue Vorstellung von einem Monster namens Milchstraße. Dank dieser Daten sehen wir das Schwarze Loch zum ersten Mal genauer.

Ein System von Radioteleskopen, die um die Erde verteilt sind und es genannt haben EHT (Event Horizon Telescope), konzentrierte sich auf ein paar Riesen. Schütze A ist ein supermassives schwarzes Loch in der Mitte der Milchstraße und ein noch größeres schwarzes Loch, das um 53,5 Millionen Lichtjahre entfernt in der M87-Galaxie liegt. Im April schloss sich 2017 den Observatorien an, um die Grenzen von Schwarzen Löchern zu beobachten, deren Schwerkraft so stark ist, dass selbst Lichtstrahlen sie nicht verlassen können. Fast nach zwei Jahren der Vergleiche veröffentlichten die Wissenschaftler die ersten Bilder dieser Beobachtungen. Nun hoffen die Wissenschaftler, dass neue Bilder mehr über Schwarze Löcher erzählen können.

Wie sieht ein echtes schwarzes Loch aus?

Schwarze Löcher verdienen ihren Namen wirklich. Das gewaltige Schwerkraft-Tier strahlt in keinem Teil des elektromagnetischen Spektrums Licht aus, es scheint also nicht für sich allein zu existieren. Aber Astronomen wissen, dass sie irgendwie für ihre Art von Begleitung da draußen sind. Während ihre Gravitationskraft in Sterngas und Staub pulsiert, bilden sich Massen in Form einer rotierenden Akkretionsscheibe mit ihren kollidierenden Atomen. Diese Aktivität strahlt "weiße Wärme" aus und emittiert Röntgenstrahlen und andere energiereiche Strahlung. Die am meisten "hassen" gesättigten Schwarzen Löcher strahlen dann alle Sterne in den umliegenden Galaxien aus.

Es wird angenommen, dass das EHT-Teleskopbild des SHTH, Sagittaria A, einen hellen schwarzen Schatten auf der zugehörigen Akkretionsscheibe aus hellem Material hat. Computersimulationen und die Gesetze der Gravitationsphysik geben Astronomen eine gute Vorstellung davon, was sie zu erwarten haben. Aufgrund der hohen Gravitationskraft in der Nähe des Schwarzen Lochs wird die Akkretionsscheibe um den Ringhorizont verformt und dieses Material ist hinter dem Schwarzen Loch sichtbar. Das resultierende Bild ist wahrscheinlich asymmetrisch. Die Schwerkraft biegt das Licht vom inneren Teil der Scheibe stärker zur Erde hin als vom äußeren Teil und macht den Ringteil leichter.

Gelten die Gesetze der allgemeinen Relativitätstheorie um ein schwarzes Loch?

Die exakte Form des Ringes kann durch den frustrierendsten Versuch in der theoretischen Physik gelöst werden. Die zwei Säulen der Physik sind Einsteins allgemeine Relativitätstheorie, die massive und gravitationsstarke Objekte wie ein schwarzes Loch und eine Quantenmechanik steuert, die die fremde Welt der subatomaren Teilchen kontrolliert. Jede Theorie arbeitet in einem eigenen Bereich. Aber sie können nicht zusammenarbeiten.

Die Physikerin Lia Medeiros von der Universität von Arizona in Tucson sagt:

„Allgemeine Relativitätstheorie und Quantenphysik sind nicht miteinander kompatibel. Wenn die allgemeine Relativitätstheorie im Bereich eines Schwarzen Lochs angewandt wird, kann dies für Physik-Theoretiker bedeuten, sich vorwärts zu bewegen “.

Da die Schwarzen Löcher die extremste Gravitationsumgebung im Universum sind, sind sie die beste Umgebung für den Stresstest der Gravitationstheorie. Es ist, als würde man Theorien gegen die Wand werfen und sie antizipieren und abreißen. Wenn die allgemeine Relativitätstheorie zutrifft, erwarten die Wissenschaftler, dass ein schwarzes Loch einen bestimmten Schatten und somit eine kreisförmige Form haben wird. Wenn Einsteins Theorie nicht gilt, wird der Schatten eine andere Form haben. Lia Medeiros und ihre Kollegen haben die Computersimulation auf verschiedene 12 000 Black Hole-Schatten angewendet, die von Einsteins Theorien abweichen können.

L. Mederios sagt:

"Wenn wir etwas anderes finden (Alternativen zu Schwerkrafttheorien), wird es wie ein Weihnachtsgeschenk sein."

Selbst eine kleine Abweichung von der allgemeinen Relativitätstheorie würde den Astronomen helfen zu quantifizieren, was sie von dem erwarten, was sie erwarten.

Umgeben die toten Sterne, sogenannte Pulsare, ein schwarzes Loch in der Milchstraße?

Um die allgemeine Relativitätstheorie rund um Schwarze Löcher zu testen, können Sie auch beobachten, wie sich die Sterne um sie herum bewegen. Wenn das Licht der Sterne in das Feld der extremen Anziehungskraft des Schwarzen Lochs strömt, wird das Licht "gestreckt" und erscheint somit röter. Es wurde angenommen, dass dieser Prozess als "Rotverschiebung der Schwerkraft" und der allgemeinen Relativitätstheorie bezeichnet wird. Letztes Jahr haben Astronomen es in der Nähe des SgrA-Gebiets beobachtet. Bisher gute Nachrichten für Einsteins Theorie. Ein noch besserer Weg, um dieses Phänomen zu bestätigen, ist derselbe Test an Pulsaren, die sich schnell drehen und den Sternenhimmel in regelmäßigen Abständen mit Strahlen abtasten und zu pulsieren scheinen.

Die Verschiebung der roten Gravitation würde somit den regulären metronomischen Betrieb stören und durch deren Beobachtung die allgemeine Relativitätstheorie genauer geprüft werden.

Scott Ranson vom National Astronomical Observatory in Charlottesville sagt:

"Für die meisten Leute, die sich die SgrA ansehen, wäre es ein Traum, einen Pulsar oder Pulsare zu entdecken, die ein schwarzes Loch umkreisen. Viele sehr interessante und sehr detaillierte Tests der allgemeinen Relativitätstheorie können nur Pulsare liefern. “

Trotz sorgfältiger Beobachtung wurde bisher noch kein Pulsar in der Nähe des SgrA-Gebiets gefunden. Das liegt zum Teil daran, dass galaktischer Staub und Gas ihre Strahlen zerstreuen und nur schwer anvisiert werden können. EHT bietet jedoch immer noch die beste Sicht auf das Zentrum der Radiowellen, daher hoffen S.Ransom und seine Kollegen, dass sie dies können. "Es ist wie eine Angelexpedition, deren Fangmöglichkeiten sehr gering sind, sich aber lohnt", sagt S.Ransom.

Pulsar PSR J1745-2900 (links in Abbildung) wurde in 2013 entdeckt. Sie umkreist präzise bei 150 Lichtjahren um ein schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie. Aber es ist zu weit von ihr entfernt, um genaue Relativitätsprüfungen durchzuführen. Die bloße Existenz dieses Pulsars gibt Astronomen die Hoffnung, mit EHT mehr und näher gelegene Pulsare zu entdecken, die näher am Schwarzen Loch liegen.

Wie erzeugen Schwarze Löcher Düsen?

Einige Schwarze Löcher sind hungrige Dachrinnen und ziehen riesige Mengen Gas und Staub an, während andere wählerisch sind. Niemand weiß warum. Die SgrA scheint ein ängstlicher Esser mit einer überraschend dunklen Scheibe zu sein, trotz der Masse, die den Millionen Sonnenmassen von 4 entspricht. Ein weiteres Ziel, das von EHT, dem Schwarzen Loch in der M87-Galaxie, angegriffen wird, ist ein gefräßiger Vielfraß. Es wiegt zwischen 3,5 und 7,22 Milliarden Sonnen. Und zusätzlich zu der enormen angesammelten Akkretionsscheibe in seiner Nähe strahlt es auch einen Strom geladener subatomarer Teilchen in 5 000 Lichtjahre weg.

Thomas Krichbaum Institut für Radioastronomie in Bonn sagt:

"Das ist etwas widersprüchlich, wenn man meint, dass ein schwarzes Loch alles ausschließt."

Die Leute denken normalerweise, dass das Schwarze Loch nur absorbiert. Viele Schwarze Löcher produzieren Strahlen, die länger und breiter als ganze Galaxien sind und Milliarden Lichtjahre vom Schwarzen Loch aus erreichen können.

Die natürliche Frage ist, was eine starke Energiequelle sein kann, die Jets in so große Entfernungen strahlt. Dank EHT können wir diese Ereignisse zum ersten Mal nachverfolgen. Wir können die Größe des Magnetfelds des Schwarzen Lochs in der M87-Galaxie abschätzen, da sie mit den Kräften der Jets zusammenhängen. Durch Messen der Eigenschaften der Düsen in der Nähe eines Schwarzen Lochs hilft es festzustellen, woher die Düsen stammen - von der Innenseite der Scheibe oder von einem anderen Teil der Scheibe oder vom Schwarzen Loch selbst.

Diese Beobachtungen können auch klären, ob die Düsen aus einem schwarzen Loch oder aus einem schnell fließenden Material in der Scheibe stammen. Da Jets Material aus dem Zentrum der Galaxie in die intergalaktische Region transportieren können, könnte dies die Auswirkungen auf die Entwicklung und das Wachstum der Galaxie erklären. Und selbst wo Planeten und Sterne geboren werden.

T. Krichbaum sagt:

„Es ist wichtig, die Entwicklung der Galaxien von der frühen Bildung schwarzer Löcher bis zur Geburt von Sternen und letztendlich der Geburt des Lebens zu verstehen. Dies ist eine sehr große Geschichte, und indem wir Black-Hole-Jets studieren, fügen wir nur kleine Teile eines großen Rätsels des Lebens hinzu.

Publisher-Hinweis: Diese Geschichte wurde von 1 April 2019 durch Verfeinern der Masse des Schwarzen Lochs M 87 aktualisiert: Die Masse der Galaxie beträgt 2,4 Billionen der Sonnenmasse. Das Schwarze Loch selbst hat eine Masse von mehreren Milliarden Sonnen. Die Hinzufügung der Simulation eines Schwarzen Lochs ist ein Beispiel für die Bestätigung von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie, nicht dessen Widerlegung.

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