Der dem Untergang geweihte Stern im Zentrum dieser Studie wurde w\u00e4hrend eines sogenannten Tidal Disruption Events (TDE) von einem supermassereichen Schwarzen Loch auseinandergerissen. Diese Ereignisse beginnen, wenn ein Stern dem massiven Gravitationseinfluss eines Schwarzen Lochs zu nahe kommt. Sobald er nahe genug kommt, werden im Inneren des Sterns enorme Gezeitenkr\u00e4fte erzeugt, die ihn horizontal zusammendr\u00fccken und vertikal ausdehnen. Man nennt es \u201eSpaghettifizierung\u201c und es handelt sich um einen Prozess, der einen Stern in einen Strang Sternpaste verwandelt \u2013 aber was noch wichtiger ist: Nicht alles davon wird vom zerst\u00f6rerischen Schwarzen Loch verzehrt.<\/p>\n
Ein Teil dieses Materials wird weggeblasen, ein anderer Teil umh\u00fcllt das Schwarze Loch und bildet eine abgeflachte Wolke, die Akkretionsscheibe genannt wird. Diese Akkretionsscheibe speist nicht nur nach und nach das zentrale Schwarze Loch, sondern die gleichen Gezeitenkr\u00e4fte, die den Stern urspr\u00fcnglich auseinandergerissen haben, erzeugen auch enorme Reibungskr\u00e4fte, die diese Sch\u00fcssel aus Gas und Staub aufheizen und sie hell leuchten lassen.<\/p>\n
Dar\u00fcber hinaus ziehen supermassive Schwarze L\u00f6cher, wenn sie sich drehen, das eigentliche Gef\u00fcge der Raumzeit (die vierdimensionale Einheit von Raum und Zeit) mit sich. Dieser \u201eLense-Thirring\u201c-Effekt oder \u201eFrame-Dragging-Effekt\u201c bedeutet, dass am Rand eines rotierenden supermassereichen Schwarzen Lochs nichts stillsteht. Der Effekt verursacht auch ein kurzes \u201eWackeln\u201c in der neu gebildeten Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs.<\/p>\n Ein Forscherteam hat herausgefunden, dass das \u201eWackeln\u201c dieser Akkretionsscheibe genutzt werden kann, um die Rotationsrate des zentralen Schwarzen Lochs zu bestimmen. Der Frame-Dragging-Effekt ist bei allen rotierenden Schwarzen L\u00f6chern vorhanden. Wenn sich das zerst\u00f6rerische Schwarze Loch dreht, unterliegt der Strom von Sterntr\u00fcmmern auf das Schwarze Loch nach der TDE diesem Effekt.<\/p>\n F\u00fcr die TDE- und Frame-Dragging-Studie suchte das Team f\u00fcnf Jahre lang nach hellen und relativ nahen Beispielen f\u00fcr das Aufbrechen von Sternen, die durch Schwarze L\u00f6cher verursacht wurden und schnell verfolgt werden konnten. Ziel war es, Anzeichen einer Akkretionsscheibenpr\u00e4zession zu erkennen, die durch den Lense-Thirring-Effekt verursacht wird.<\/p>\n Im Februar 2020 war diese Suche erfolgreich. Das Team konnte AT2020ocn entdecken, einen hellen Lichtblitz, der von einer etwa eine Milliarde Lichtjahre entfernten Galaxie stammt. AT2020ocn wurde urspr\u00fcnglich bei optischen Wellenl\u00e4ngen von der Zwicky Transient Facility entdeckt. Diese Daten des sichtbaren Lichts deuten darauf hin, dass die Emission von einem TDE stammte, an dem ein supermassereiches Schwarzes Loch mit einer Masse zwischen 1 Million und 10 Millionen Sonnenmassen beteiligt war.<\/p>\n Aufgrund des Lense-Thirring-Effekts pr\u00e4zediert oder \u201eoszilliert\u201c die von der neu gebildeten hei\u00dfen Akkretionsscheibe ausgehende R\u00f6ntgenemission. Dies erscheint als R\u00f6ntgenmodulationen in den Daten. Nach einiger Zeit jedoch, wenn die Akkretionsleistung abnimmt, zwingt die Schwerkraft die Scheibe dazu, sich auf das Schwarze Loch auszurichten, woraufhin das Wackeln und die R\u00f6ntgenmodulationen aufh\u00f6ren.<\/p>\n Der TDE, der AT2020ocn ausl\u00f6ste, k\u00f6nnte ein ideales Ereignis sein, um nach der Lense-Thirring-Pr\u00e4zession zu suchen, und da diese Art von Wackeln nur in den fr\u00fchen Stadien der Akkretionsscheibenbildung auftritt, mussten sie schnell handeln.<\/p>\n Die einzige M\u00f6glichkeit zur Beobachtung besteht darin, dass man, sobald eine Gezeitenst\u00f6rung auftritt, das Teleskop dazu zwingen muss, das Objekt \u00fcber einen sehr langen Zeitraum ununterbrochen zu betrachten, um alle m\u00f6glichen Zeitskalen zu untersuchen, von Minuten bis hin zu Monaten.<\/p>\n Hier kommt der Neutron Star Interior Composition ExploreR (NICER) der NASA ins Spiel: ein R\u00f6ntgenteleskop auf der Internationalen Raumstation (ISS), das R\u00f6ntgenemissionen um Schwarze L\u00f6cher und andere ultradichte, kompakte massive Objekte wie Neutronensterne misst . Das Team stellte fest, dass NICER nicht nur in der Lage war, die TDE zu erfassen, sondern dass das auf der ISS montierte R\u00f6ntgenteleskop auch in der Lage war, das Ereignis \u00fcber mehrere Monate hinweg kontinuierlich zu \u00fcberwachen.<\/p>\n Die R\u00f6ntgenhelligkeit und -temperatur der r\u00f6ntgenemittierenden Region nach TDE werden auf einer Zeitskala von 15 Tagen moduliert. Dieses sich wiederholende 15-Tage-R\u00f6ntgensignal verschwindet nach drei Monaten.<\/p>\n Auch die Ergebnisse der Studie kamen \u00fcberraschend.<\/p>\n Sch\u00e4tzungen der Masse des Schwarzen Lochs und der Masse des zerst\u00f6rten Sterns zeigten, dass sich das Schwarze Loch nicht so schnell dreht wie erwartet. Das Schwarze Loch dreht sich nicht so schnell \u2013 nur weniger als 25 % der Lichtgeschwindigkeit.<\/p>\n Dank des derzeit im Bau befindlichen Vera K. Rubin-Observatoriums im Norden Chiles, das eine zehnj\u00e4hrige Untersuchung des Universums namens Legacy Survey of Space and Time (LSST) durchf\u00fchren wird, wird erwartet, dass die Jagd nach TDE eine gl\u00e4nzende Zukunft hat . Rubin wird im n\u00e4chsten Jahrzehnt Tausende von TDEs entdecken. Wenn wir die Lense-Thirring-Pr\u00e4zession auch nur eines kleinen Teils von ihnen messen k\u00f6nnen, k\u00f6nnen wir etwas \u00fcber die Spinverteilung supermassiver Schwarzer L\u00f6cher sagen, die damit zusammenh\u00e4ngt, wie sie sich im Laufe des Zeitalters des Universums entwickelt haben.<\/p>\n In dichten \u201eGeburtsnestern\u201c k\u00f6nnen sich schwer fassbare, mittelgro\u00dfe Schwarze L\u00f6cher bilden.<\/strong>\u00a0<\/span>Modellierungen haben gezeigt, dass Schwarze L\u00f6cher mit Massen zwischen 100 und 10.000 Sonnenmassen als Ergebnis einer chaotischen Kette von Sternkollisionen entstehen k\u00f6nnen, berichtet das Magazin Science.<\/p>\n Forscher haben herausgefunden, dass sich schwer fassbare Schwarze L\u00f6cher mittlerer Masse in dichten Sternhaufen bilden k\u00f6nnen, die Zehntausende bis Millionen dicht gepackter Sterne enthalten, die als \u201eKugelsternhaufen\u201c bezeichnet werden.<\/p>\n Ein Schwarzes Loch mittlerer Masse hat eine Masse zwischen 100 und 10.000 Sonnen. Sie sind schwerer als Schwarze L\u00f6cher mit Sonnenmasse, deren Masse zwischen 10 und 100 Sonnenmassen liegt, aber leichter als supermassereiche Schwarze L\u00f6cher, deren Massen Millionen oder sogar Milliarden Sonnen entsprechen.<\/p>\n Diese kosmischen Zwischenobjekte haben sich f\u00fcr Astronomen als schwer fassbar erwiesen; das erste Beispiel wurde 2012 entdeckt. Es tr\u00e4gt die Bezeichnung GCIRS 13E, hat die 1.300-fache Masse der Sonne und befindet sich 26.000 Lichtjahre entfernt, in Richtung des galaktischen Zentrums der Milchstra\u00dfe.<\/p>\n Eines der Geheimnisse rund um Schwarze L\u00f6cher mittlerer Masse betrifft ihre Entstehung. Schwarze L\u00f6cher mit stellarer Masse entstehen, wenn massereiche Sterne kollabieren, und supermassive Schwarze L\u00f6cher entstehen durch die anschlie\u00dfende Verschmelzung immer gr\u00f6\u00dferer Schwarzer L\u00f6cher. Allerdings muss ein Stern, der massiv genug ist, um zu sterben und ein Schwarzes Loch mit Tausenden von Sonnenmassen zu erzeugen, unglaublich selten sein und darum k\u00e4mpfen, diese Masse aufrechtzuerhalten, w\u00e4hrend er \u201estirbt\u201c.<\/p>\n Um das R\u00e4tsel zu l\u00f6sen, wie diese Schwarzen L\u00f6cher mittlerer Masse entstehen, f\u00fchrte ein Forscherteam die allerersten Sternsimulationen massiver Sternhaufen durch. Dies zeigte, dass ein ausreichend dichtes Molek\u00fclwolken-\u201eMutterschaftsnest\u201c aus Kugelsternhaufen Sterne erzeugen kann, die massiv genug sind, um zu kollabieren und ein Schwarzes Loch mittlerer Masse hervorzubringen.<\/p>\n \u201eFr\u00fchere Beobachtungen deuteten darauf hin, dass einige massereiche Sternhaufen, Kugelsternhaufen, ein Schwarzes Loch mittlerer Masse enthalten\u201c, sagte Teamleiterin und Wissenschaftlerin der Universit\u00e4t Tokio, Michiko Fujii, in einer Erkl\u00e4rung. \u201eBisher gab es keine \u00fcberzeugenden theoretischen Beweise f\u00fcr die Existenz eines Schwarzen Lochs mittlerer Masse mit einer Masse zwischen 1.000 und 10.000 Sonnenmassen im Vergleich zu weniger massereichen (Sternmasse) und massereicheren (supermassiven) L\u00f6chern.\u201c<\/p>\n Der Begriff \u201eEntbindungsnest\u201c mag zwar Bilder und Gef\u00fchle von W\u00e4rme, Geborgenheit und Ruhe hervorrufen, aber er k\u00f6nnte nicht weniger treffend sein, um die Sternentstehung in Kugelsternhaufen zu beschreiben. Diese dicht gepackten Sternkonglomerate leben in Chaos und Verwirrung, wobei Dichteunterschiede dazu f\u00fchren, dass die Sterne kollidieren und verschmelzen. Dieser Prozess f\u00fchrt dazu, dass Sterne Masse ansammeln, wodurch ihr gravitativer Einfluss zunimmt, mehr Sterne in ihre N\u00e4he gezogen werden und somit immer mehr Verschmelzungen entstehen.<\/p>\n Au\u00dfer Kontrolle geratene Kollisions- und Verschmelzungsprozesse, die im Kern von Kugelsternhaufen auftreten, k\u00f6nnen Sterne mit einer Masse erzeugen, die etwa 1000 Sonnen entspricht. Diese Masse reicht aus, um ein Schwarzes Loch mittlerer Masse zu erzeugen, aber es gibt ein Hindernis.<\/p>\n Astrophysiker wissen, dass beim Kollaps von Sternen zu Schwarzen L\u00f6chern ein Gro\u00dfteil ihrer Masse durch Supernova-Explosionen oder Sternwinde weggeblasen wird. Fr\u00fchere Simulationen der Bildung von Schwarzen L\u00f6chern mittlerer Masse haben dies best\u00e4tigt und legen weiterhin nahe, dass selbst massereiche Sterne mit einer Masse von 1.000 Sonnenmassen zu klein w\u00e4ren, um ein Schwarzes Loch mittlerer Masse zu erzeugen.<\/p>\n Um herauszufinden, ob ein massereicher Stern mit gen\u00fcgend Masse \u00fcberleben kann, um ein Schwarzes Loch mittlerer Masse hervorzubringen, simulierten Fujii und sein Team die Entstehung eines Kugelsternhaufens.<\/p>\n \u201eWir haben erfolgreich numerische Simulationen der Kugelsternhaufenbildung durchgef\u00fchrt, indem wir zum ersten Mal einzelne Sterne simuliert haben\u201c, sagte Fujii. \u201eDurch die Aufl\u00f6sung einzelner Sterne mit realistischen Massen f\u00fcr jeden konnten wir Sternkollisionen in einer dicht gepackten Umgebung rekonstruieren. F\u00fcr diese Simulationen haben wir neuen Simulationscode entwickelt, in den wir Millionen von Sternen mit hoher Genauigkeit integrieren konnten.\u201c<\/p>\n Im simulierten Kugelsternhaufen entstanden durch au\u00dfer Kontrolle geratene Kollisionen und Verschmelzungen extrem massereiche Sterne, die genug Masse behalten konnten, um zu kollabieren und ein Schwarzes Loch mittlerer Masse entstehen zu lassen.<\/p>\n Das Team fand au\u00dferdem heraus, dass die Simulation das Massenverh\u00e4ltnis zwischen einem Schwarzen Loch mittlerer Masse und dem Kugelsternhaufen, in dem es entsteht, vorhersagte. Es stellt sich heraus, dass dieser Zusammenhang mit tats\u00e4chlichen astronomischen Beobachtungen \u00fcbereinstimmt.<\/p>\n \u201eUnser ultimatives Ziel ist es, ganze Galaxien zu simulieren\u201c, erkl\u00e4rte Fujii. \u201eEs bleibt schwierig, Galaxien von der Gr\u00f6\u00dfe der Milchstra\u00dfe zu simulieren, indem man einzelne Sterne mit derzeit verf\u00fcgbaren Supercomputern untersucht. Allerdings w\u00e4re es m\u00f6glich, kleinere Galaxien, etwa Zwerggalaxien, zu modellieren.\u201c<\/p>\n Fujii und ihr Team wollen auch Sternhaufen ins Visier nehmen, die im fr\u00fchen Universum entstanden sind. \u201eDie ersten Cluster sind auch Orte, an denen Schwarze L\u00f6cher mittlerer Masse entstehen k\u00f6nnen\u201c, sagte sie.<\/p>\n Verschwinden Sterne in ihren eigenen Schwarzen L\u00f6chern?<\/strong><\/span>\u00a0Wissenschaftler haben \u00fcberzeugende Beweise daf\u00fcr gefunden, dass einige massereiche Sterne ihr Leben beenden, indem sie in ein selbstgemachtes Schwarzes Loch st\u00fcrzen, ohne das Licht oder die Wut einer Supernova, berichtet die Zeitschrift Physical Review Letters.<\/p>\n Sterne erzeugen Energie durch Kernfusionsprozesse in ihren Kernen, bei denen sie Wasserstoff in Helium umwandeln. Wenn Sternen, die mindestens die achtfache Masse unserer Sonne haben, dieser Wasserstoffvorrat ausgeht, beginnen sie Fusionsreaktionen mit anderen Elementen \u2013 Helium, Kohlenstoff, Sauerstoff usw., bis sie einen inerten Eisenkern haben mehr Energie f\u00fcr eine Fusionsreaktion, als sie erzeugen kann. In diesem Stadium stoppen die Fusionsreaktionen und die Energieproduktion, die den Stern zusammenh\u00e4lt, verdampft. Pl\u00f6tzlich \u00fcbernimmt die Schwerkraft die Kontrolle und l\u00e4sst den Kern kollabieren, w\u00e4hrend die \u00e4u\u00dferen Schichten des Sterns vom kollabierenden Kern abprallen und nach au\u00dfen explodieren \u2013 wodurch eine Supernova entsteht, die innerhalb weniger Wochen manchmal heller leuchten kann als eine ganze Galaxie.<\/p>\n Mittlerweile bildet der kollabierende Kern ein kompaktes Objekt. Dieses Objekt ist oft ein rotierender Neutronenstern, der Pulsar genannt wird, aber unter bestimmten Bedingungen kann es sich auch um ein Schwarzes Loch mit Sternmasse handeln. Dies ist die Standardgeschichte stellarer Zeitlinien. Allerdings beginnen Astronomen jetzt zu glauben, dass einige Sterne, die Schwarze L\u00f6cher erzeugen, dies m\u00f6glicherweise tun, ohne zur Supernova zu werden.<\/p>\n Forscher haben gelegentlich F\u00e4lle von gescheiterten Supernovae bemerkt \u2013 Sterne, die zun\u00e4chst so leuchten, als ob sie gleich explodieren w\u00fcrden, dann aber immer mehr verblassen. An anderer Stelle haben Untersuchungen alter Fotoplatten im Rahmen des von Beatriz Villarroel geleiteten VASCO-Projekts (Vanishing and Appearing Objects in a Century of Observations) Dutzende Sterne auf diesen alten Platten entdeckt, die einfach nicht mehr sichtbar sind; als w\u00e4ren sie spurlos verschwunden.<\/p>\n K\u00f6nnten diese gescheiterten Supernovae und verschwindenden Sterne ein Beweis daf\u00fcr sein, dass Sterne fast vollst\u00e4ndig in das Schwarze Loch gesaugt werden, das sie bilden, bevor sie explodieren k\u00f6nnen? Nun, vielleicht denken einige Wissenschaftler.<\/p>\n \u201eWenn man einen sichtbaren Stern beobachten w\u00fcrde, der gerade im richtigen Moment zusammenbricht, k\u00f6nnte es so sein, als w\u00fcrde der Stern pl\u00f6tzlich erl\u00f6schen und vom Himmel verschwinden\u201c, sagte Alejandro Vi\u00f1a-Gomez vom Institut f\u00fcr Astrophysik in Deutschland in einer Stellungnahme. \u201eAstronomen haben in letzter Zeit tats\u00e4chlich das pl\u00f6tzliche Verschwinden hell leuchtender Sterne beobachtet.\u201c<\/p>\n Obwohl diese Idee nur eine Theorie bleibt, gibt es mittlerweile starke Belege in Form eines seltsamen Bin\u00e4rsystems, das von Vi\u00f1a-G\u00f3mez und seinem Team untersucht wurde. Das System mit der Bezeichnung VFTS 243 wurde 2022 entdeckt und befindet sich im Tarantelnebel, der in der Gro\u00dfen Magellanschen Wolke liegt; Es enth\u00e4lt einen Stern mit 25 Sonnenmassen und ein Schwarzes Loch mit 10 Sonnenmassen, die von einem massereichen Stern erzeugt worden sein m\u00fcssen, der nach kosmischen Ma\u00dfst\u00e4ben erst vor relativ kurzer Zeit das Ende seines Lebens erreicht hat.<\/p>\n \u201eVFTS 243 ist ein ungew\u00f6hnliches System\u201c, sagte Vi\u00f1a-Gomez. \u201eObwohl VFTS 243 einen Stern enth\u00e4lt, der in ein Schwarzes Loch kollabiert ist, wurden nirgendwo Hinweise auf eine Explosion gefunden.\u201c<\/p>\n Beispielsweise sind die Umlaufbahnen des Sterns und des Schwarzen Lochs in VFTS 243 um ihren gemeinsamen Massenschwerpunkt immer noch nahezu kreisf\u00f6rmig. Supernova-Explosionen sind jedoch asymmetrisch, wobei in die eine Richtung etwas mehr Energie erzeugt wird als in die andere, was dem kompakten Objekt einen \u201eGeburtskick\u201c verleihen sollte. Ein solcher Schub w\u00fcrde das kompakte Objekt beschleunigen und dazu f\u00fchren, dass sich seine Umlaufbahn ausdehnt und l\u00e4nger wird. Dieser Sto\u00df betr\u00e4gt typischerweise 30 bis 100 Kilometer (19 bis 62 Meilen) pro Sekunde, aber das Schwarze Loch in VFTS 243 erhielt h\u00f6chstens einen Sto\u00df von vier Kilometern (2,5 Meilen) pro Sekunde.<\/p>\n Die Auswirkungen von Geburtsschocks wurden zuvor bei Pulsaren beobachtet, jedoch noch nie zuvor bei Schwarzen L\u00f6chern mit Sternmasse. M\u00f6glicherweise verr\u00e4t uns dies etwas dar\u00fcber, wie Schwarze L\u00f6cher mit Sternmasse entstehen, und VFTS 243 bietet den bisher klarsten Einblick in die Ergebnisse dieses Prozesses.<\/p>\n Geburtsbeben sind das Ergebnis von drei Dingen: dem Ausschleudern von Tr\u00fcmmern aus dem explodierenden Stern, der Emission von Neutrinos aus dem Kern des kollabierenden Sterns und Gravitationswellen. Wenn es jedoch keine Supernova g\u00e4be, g\u00e4be es keine Tr\u00fcmmer, sondern nur Neutrinos und Gravitationswellen, die f\u00fcr einen viel geringeren Schub sorgen w\u00fcrden \u2013 was wir in VFTS 243 sehen.<\/p>\n Wenn das wahr ist, bedeutet das, dass viele der massereichsten Sterne im Universum, die so hell leuchten, ihr Leben in stiller Dunkelheit beenden, w\u00e4hrend sie von einem Schwarzen Loch in die Vergessenheit gesaugt werden. Dies k\u00f6nnte auch das endg\u00fcltige Schicksal des \u00fcberlebenden Sterns in VFTS 243 sein, wenn er das Ende seines Lebens erreicht.<\/p>\n Es gibt auch weitreichendere Auswirkungen. Eine Supernova-Explosion ist eine Fabrik der Elemente. Elemente wie Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff aus den \u00e4u\u00dferen Schichten eines sterbenden Sterns werden nicht nur in den Weltraum freigesetzt, wo sie in der n\u00e4chsten Generation von Sternen und Planeten recycelt werden k\u00f6nnen, sondern auch die intensive Hitze und Energie einer Supernova-Schockwelle kann dazu f\u00fchren die Bildung noch schwererer Elemente in Supernova-Tr\u00fcmmern. Einer der Gr\u00fcnde, warum Supernovae beispielsweise so hell und so lange leuchten, ist, dass beim radioaktiven Zerfall der bei der Explosion entstehenden Nickelisotope Kobalt und Eisen entstehen.<\/p>\n Wenn jedoch einige massereiche Sterne ohne Supernova-Explosionen vollst\u00e4ndig zu Schwarzen L\u00f6chern kollabieren, k\u00f6nnen sie nicht zur Entstehung und Verarbeitung von Elementen beitragen. Daher m\u00fcssen Kosmochemiker dieses Konzept, sofern es tats\u00e4chlich richtig ist, in ihre Modelle zur Bildung und Verteilung von Elementen im Raum integrieren. Erst dann k\u00f6nnen sie beginnen, die chemische Entwicklung von Galaxien, einschlie\u00dflich unserer, vollst\u00e4ndig zu verstehen und wie schnell sich die notwendigen Elemente ansammeln k\u00f6nnen, um Planeten wie die Erde zu bilden, vielleicht sogar mit eigenem Leben, das aus Elementen explodierender Sterne entsteht.<\/p>\n Wissenschaftler haben zum ersten Mal best\u00e4tigt, dass das Gef\u00fcge der Raumzeit selbst am Rande eines Schwarzen Lochs einen \u201eletzten Sprung\u201c macht.<\/strong><\/span>\u00a0<\/span>Die Beobachtung dieser sich schnell bewegenden Region um Schwarze L\u00f6cher wurde von Astrophysikern der Physikabteilung der Universit\u00e4t Oxford durchgef\u00fchrt und trug dazu bei, eine wichtige Vorhersage von Albert Einsteins Gravitationstheorie von 1915 zu best\u00e4tigen: die allgemeine Relativit\u00e4tstheorie, berichtet die Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.<\/p>\n Das Oxford-Team machte die Entdeckung, indem es sich auf die Regionen konzentrierte, die Schwarze L\u00f6cher mit Sternmasse in Doppelsternsystemen umgeben, deren Begleitsterne sich relativ nahe an der Erde befinden. Die Forscher verwendeten R\u00f6ntgendaten, die von verschiedenen Weltraumteleskopen gesammelt wurden, darunter dem Nuclear Spectroscopic Telescope (NuSTAR) der NASA und dem Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) der Internationalen Raumstation.<\/p>\n Mithilfe dieser Daten konnten sie das Schicksal des hei\u00dfen ionisierten Gases und Plasmas bestimmen, das aus dem Begleitstern herausgerissen wurde und zum letzten Mal am \u00e4u\u00dfersten Rand des zugeh\u00f6rigen Schwarzen Lochs abst\u00fcrzte. Die Ergebnisse zeigten, dass diese Tauchregionen rund um das Schwarze Loch einige der st\u00e4rksten Gravitationseinflusspunkte beherbergen, die jemals in unserer Milchstra\u00dfe beobachtet wurden.<\/p>\n \u201eDies ist der erste Blick darauf, wie vom \u00e4u\u00dferen Rand eines Sterns gerissenes Plasma seinen endg\u00fcltigen Fall in die Mitte eines Schwarzen Lochs erf\u00e4hrt, ein Prozess, der in einem etwa 10.000 Lichtjahre entfernten System abl\u00e4uft\u201c, sagte Teamleiter und Physiker der Universit\u00e4t Oxford Andrew Mummery in einer Erkl\u00e4rung. \u201eEinsteins Theorie sagte voraus, dass dieser endg\u00fcltige Zusammenbruch stattfinden w\u00fcrde, aber dies ist das erste Mal, dass wir nachweisen konnten, dass es dazu kommt.\u201c<\/p>\n \u201eStellen Sie sich einen Fluss vor, der sich in einen Wasserfall verwandelt \u2013 bisher haben wir auf den Fluss geschaut. Dies ist unser erster Blick auf den Wasserfall.\u201c<\/p>\n Einsteins allgemeine Relativit\u00e4tstheorie legt nahe, dass Objekte mit Masse dazu f\u00fchren, dass sich das Gef\u00fcge von Raum und Zeit, kombiniert in einer einzigen vierdimensionalen Einheit namens \u201eRaumzeit\u201c, verbiegt. Durch die resultierende Kr\u00fcmmung entsteht die Schwerkraft.<\/p>\n Obwohl die Allgemeine Relativit\u00e4tstheorie in 4D funktioniert, kann sie mit einer groben 2D-Analogie vage veranschaulicht werden. Stellen Sie sich vor, Sie platzieren Kugeln mit zunehmender Masse auf einer gespannten Gummiplatte. Ein Golfball hinterl\u00e4sst eine winzige, kaum wahrnehmbare Delle; ein Cricketball hinterl\u00e4sst eine gro\u00dfe Delle; und die Bowlingkugel ist eine riesige Delle. Dies ist analog dazu, wie Monde, Planeten und Sterne in die 4D-Raumzeit \u201edringen\u201c. Mit zunehmender Masse eines Objekts nimmt auch die Kr\u00fcmmung zu, die es verursacht, und damit auch sein Einfluss auf die Schwerkraft. Das Schwarze Loch wird auf dieser \u00e4hnlichen Gummiplatte wie eine Kanonenkugel aussehen.<\/p>\n Bei Massen, die Dutzenden oder sogar Hunderten von Sonnen entsprechen und in der N\u00e4he der Erde in ihrer Breite komprimiert sind, k\u00f6nnen die Kr\u00fcmmung der Raumzeit und der Gravitationseinfluss von Schwarzen L\u00f6chern mit Sternmasse ziemlich extrem werden. Supermassive Schwarze L\u00f6cher hingegen sind eine ganz andere Geschichte. Sie sind extrem massereich, mit Massen, die Millionen oder sogar Milliarden von Sonnen entsprechen, und stellen sogar ihre Gegenst\u00fccke mit Sternmasse in den Schatten.<\/p>\n Um auf die Allgemeine Relativit\u00e4tstheorie zur\u00fcckzukommen, schlug Einstein vor, dass diese Kr\u00fcmmung der Raumzeit zu einer anderen interessanten Physik f\u00fchrt. Er sagte zum Beispiel, dass es einen Punkt direkt hinter dem Rand eines Schwarzen Lochs geben muss, an dem Teilchen keiner kreisf\u00f6rmigen oder stabilen Umlaufbahn folgen k\u00f6nnen. Stattdessen str\u00f6mt Materie, die in diese Region eindringt, mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit auf das Schwarze Loch zu.<\/p>\n Das Verst\u00e4ndnis der Physik der Materie in dieser hypothetischen Region des sinkenden Schwarzen Lochs ist seit einiger Zeit ein Ziel der Astrophysiker. Um dieses Problem zu l\u00f6sen, untersuchte das Oxford-Team, was passiert, wenn Schwarze L\u00f6cher in einem Doppelsternsystem mit einem \u201enormalen\u201c Stern existieren.<\/p>\n Wenn die beiden Sterne nahe genug sind oder wenn der Stern leicht aufgeblasen ist, kann die Anziehungskraft des Schwarzen Lochs das Sternmaterial herausziehen. Da dieses Plasma einen Drehimpuls hat, kann es nicht direkt auf das Schwarze Loch fallen \u2013 stattdessen bildet es eine abgeflachte, rotierende Wolke um das Schwarze Loch, die Akkretionsscheibe genannt wird.<\/p>\n Von dieser Akkretionsscheibe flie\u00dft nach und nach Materie in das Schwarze Loch. Nach Modellen der Schwarzlochspeisung sollte es einen Punkt geben, der als innere stabile Kreisbahn (ISCO) bezeichnet wird \u2013 der letzte Punkt, an dem Materie in der Akkretionsscheibe stabil rotieren kann. Jegliche Materie dar\u00fcber hinaus befindet sich in der \u201eAbtauchregion\u201c und beginnt ihren unvermeidlichen Abstieg in den Schlund des Schwarzen Lochs. Die Debatte dar\u00fcber, ob diese sinkende Region jemals entdeckt werden k\u00f6nnte, wurde beigelegt, als das Oxford-Team Emissionen von ISCO-Akkretionsscheiben um ein bin\u00e4res Schwarzes Loch in der Milchstra\u00dfe namens MAXI J1820+070 entdeckte.<\/p>\n Die Schwarze-Loch-Komponente von MAXI J1820+070 befindet sich etwa 10.000 Lichtjahre von der Erde entfernt und hat eine Masse von etwa acht Sonnen. Sie saugt Material von ihrem Sternbegleiter auf und schie\u00dft gleichzeitig zwei Jets mit etwa 80 % der Lichtgeschwindigkeit aus; es erzeugt auch starke R\u00f6ntgenstrahlen.<\/p>\n Das Team fand heraus, dass sich das R\u00f6ntgenspektrum von MAXI J1820+070 im \u201eweichen Zustand\u201c des Ausbruchs befindet, bei dem es sich um Emissionen der Akkretionsscheibe handelt, die das rotierende Kerr-Schwarze Loch umgibt \u2013 die gesamte Akkretionsscheibe, einschlie\u00dflich der untergetauchten Region.<\/p>\n Die Forscher sagen, dass dieses Szenario den ersten zuverl\u00e4ssigen Nachweis von Strahlung aus einer subduzierenden Region am inneren Rand der Akkretionsscheibe eines Schwarzen Lochs darstellt; Sie nennen solche Signale \u201eIntra-ISCO-Emissionen\u201c. Diese Intra-ISCO-Emissionen best\u00e4tigen die Genauigkeit der Allgemeinen Relativit\u00e4tstheorie bei der Beschreibung der Regionen, die Schwarze L\u00f6cher unmittelbar umgeben.<\/p>\n Um diese Forschung fortzusetzen, arbeitet ein separates Team des Oxforder Department of Physics mit der European African Millimeter Telescope Initiative zusammen. Dieses Teleskop soll die F\u00e4higkeit der Wissenschaftler erweitern, Schwarze L\u00f6cher direkt abzubilden, und es ihnen erm\u00f6glichen, die Subduktionsregionen weiter entfernter Schwarzer L\u00f6cher zu untersuchen.<\/p>\n \u201eWas wirklich aufregend ist, ist, dass es in der Galaxie viele Schwarze L\u00f6cher gibt und wir jetzt \u00fcber eine leistungsstarke neue Methode verf\u00fcgen, um sie zur Untersuchung der st\u00e4rksten bekannten Gravitationsfelder zu nutzen\u201c, schloss Mummery.<\/p>\n Physiker betrachten Schwarze L\u00f6cher als eines der mysteri\u00f6sesten Objekte, die es gibt.<\/strong><\/span>\u00a0Ironischerweise gelten sie auch als eine der einfachsten. Seit Jahren versuchen Physiker zu beweisen, dass Schwarze L\u00f6cher komplexer sind, als sie scheinen.<\/p>\n Forschungen in den 1970er Jahren zeigen, dass es m\u00f6glich ist, ein Schwarzes Loch anhand von nur drei physikalischen Attributen umfassend zu beschreiben \u2013 seiner Masse, Ladung und Spin. Alle anderen Eigenschaften dieser massereichen sterbenden Sterne, wie etwa ihre detaillierte Zusammensetzung, Dichte und Temperaturprofile, verschwinden, wenn sie sich in ein Schwarzes Loch verwandeln. So einfach sind sie.<\/p>\n Die Idee, dass Schwarze L\u00f6cher nur drei Eigenschaften haben, wird als No-Hair-Theorem bezeichnet und impliziert, dass sie keine der haarigen Eigenschaften haben, die sie komplex machen.<\/p>\n Seit Jahrzehnten nutzen Forscher in der Astrophysik-Community Schlupfl\u00f6cher oder Problemumgehungen innerhalb der Annahmen des No-Hair-Theorems, um potenzielle \u201eHairy\u201c-Szenarien f\u00fcr Schwarze L\u00f6cher zu entwickeln. Ein haariges Schwarzes Loch hat eine physikalische Eigenschaft, die Wissenschaftler im Prinzip messen k\u00f6nnen und die \u00fcber seine Masse, Ladung oder seinen Spin hinausgeht. Diese Eigenschaft muss ein dauerhafter Bestandteil seiner Struktur sein.<\/p>\n Vor etwa einem Jahrzehnt zeigte Stefanos Aretakis, heute Physiker an der University of Toronto, mathematisch, dass ein Schwarzes Loch mit der maximalen Ladung, die es aufnehmen kann \u2013 ein sogenanntes extrem geladenes Schwarzes Loch \u2013 \u201eHaare\u201c an seinem Horizont entwickeln wird. Der Horizont eines Schwarzen Lochs ist eine Grenze, \u00fcber die nichts, was ihn durchdringt, nicht einmal Licht, hinausgehen kann.<\/p>\n Die Analyse von Aretakis war eher ein Gedankenexperiment mit einem stark vereinfachten physikalischen Szenario, sodass Wissenschaftler nicht erwarten w\u00fcrden, dies astrophysikalisch zu beobachten. Aber aufgeladene Schwarze L\u00f6cher sind m\u00f6glicherweise nicht die einzige Art, die Haare haben kann.<\/p>\n Da astrophysikalische Objekte wie Sterne und Planeten bekannterma\u00dfen rotieren, gehen Wissenschaftler davon aus, dass auch Schwarze L\u00f6cher aufgrund ihrer Entstehung rotieren. Astronomische Daten haben gezeigt, dass Schwarze L\u00f6cher tats\u00e4chlich einen Spin haben, obwohl Forscher nicht wissen, wie hoch der typische Spinwert f\u00fcr ein astrophysikalisches Schwarzes Loch ist.<\/p>\n Eine Gravitationswelle ist eine winzige St\u00f6rung in der Raumzeit, die normalerweise durch heftige astrophysikalische Ereignisse im Universum verursacht wird. Kollisionen kompakter astrophysikalischer Objekte wie Schwarzer L\u00f6cher und Neutronensterne senden starke Gravitationswellen aus. Ein internationales Netzwerk von Gravitationswellenobservatorien, darunter das Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory in den Vereinigten Staaten, erkennt diese Wellen regelm\u00e4\u00dfig.<\/p>\n Im Januar 2024 hat die Europ\u00e4ische Weltraumorganisation offiziell die LISA-Mission (Laser Interferometer Space Array) angenommen, die nach Gravitationswellen suchen soll. Der Start ist f\u00fcr 2035 geplant. LISA besteht aus drei Raumfahrzeugen, die in einem perfekten gleichseitigen Dreieck angeordnet sind und der Erde um die Sonne folgen. Die Raumsonden werden 1,6 Millionen Meilen (2,5 Millionen Kilometer) voneinander entfernt sein und Laserstrahlen austauschen, um den Abstand zueinander auf einen Milliardstel Zoll genau zu messen.<\/p>\n LISA wird Gravitationswellen von supermassiven Schwarzen L\u00f6chern erkennen, die Millionen oder sogar Milliarden Mal massereicher sind als unsere Sonne. Es wird die Raumzeit um rotierende Schwarze L\u00f6cher kartieren und Physikern dabei helfen, mit beispielloser Pr\u00e4zision zu verstehen, wie die Schwerkraft in der unmittelbaren Umgebung von Schwarzen L\u00f6chern wirkt. Die Physiker hoffen, dass LISA auch die schwierigen Eigenschaften von Schwarzen L\u00f6chern messen kann.<\/p>\n Haben Sie sich jemals gefragt, was passiert, wenn Sie in ein Schwarzes Loch fallen?<\/strong>\u00a0<\/span>Dank einer atemberaubenden neuen Visualisierung, die auf dem Supercomputer der NASA erstellt wurde, k\u00f6nnen Betrachter nun in den Ereignishorizont eintauchen, den Punkt, an dem es kein Zur\u00fcck mehr eines Schwarzen Lochs gibt.<\/p>\n \u201eDie Leute fragen oft danach, und die Modellierung dieser schwer vorstellbaren Prozesse hilft mir, die Mathematik der Relativit\u00e4tstheorie mit realen Konsequenzen im realen Universum zu verbinden\u201c, sagte Jeremy Schnittman, Astrophysiker am Goddard Space Flight Center in Greenbelt. Maryland, der die Visualisierungen erstellt hat. \u201eAlso habe ich zwei verschiedene Szenarien simuliert: eines, in dem die Kamera \u2013 der Stellvertreter des mutigen Astronauten \u2013 einfach den Ereignishorizont verfehlt und zur\u00fcckprallt, und ein anderes, in dem sie die Grenze \u00fcberschreitet und so ihr Schicksal besiegelt.\u201c<\/p>\n Visualisierungen sind in verschiedenen Formen verf\u00fcgbar. Erkl\u00e4rvideos fungieren als Reisef\u00fchrer und verdeutlichen die seltsamen Auswirkungen von Einsteins allgemeiner Relativit\u00e4tstheorie. Versionen, die als 360-Grad-Videos pr\u00e4sentiert werden, erm\u00f6glichen es den Zuschauern, sich w\u00e4hrend der Fahrt umzusehen, w\u00e4hrend andere als flache Karten des gesamten Himmels dargestellt werden.<\/p>\n Um die Visualisierungen zu erstellen, arbeitete Schnittman mit seinem Goddard-Wissenschaftler Brian Powell zusammen und nutzte den Discover-Supercomputer im Climate Modeling Center der NASA. Das Projekt erzeugte etwa 10 Terabyte an Daten \u2013 das entspricht etwa der H\u00e4lfte des gesch\u00e4tzten Textinhalts in der Library of Congress \u2013 und dauerte etwa f\u00fcnf Tage, um auf nur 0,3 % der 129.000 Prozessoren von Discover zu laufen. F\u00fcr die gleiche Leistung w\u00fcrde ein normaler Laptop mehr als ein Jahrzehnt brauchen.<\/p>\n Das Ziel ist ein supermassereiches Schwarzes Loch mit einer Masse, die 4,3 Millionen Mal so gro\u00df ist wie die Masse unserer Sonne, was dem Monster im Zentrum unserer Milchstra\u00dfe entspricht.<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/dipa1607244.jpg\")
\nAbbildung zeigt ein rotierendes supermassereiches Schwarzes Loch, das von Tr\u00fcmmern eines toten Sterns umgeben ist und die Raumzeit mit sich zieht (gr\u00fcnes Gitter)<\/em><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/dipa1607245.jpg\")
\nEine Illustration eines Schwarzen Lochs, das aufgrund einer Gezeitenst\u00f6rung einen Stern auseinanderrei\u00dft. Ein Bild eines rotierenden Schwarzen Lochs, das die Raumzeit mit sich zieht. ESA\/C. Carreau\/Robert Lea<\/em><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/dipa1707245.jpg\")
\nDer Kugelsternhaufen Messier 92 liegt 27.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Herkules. ESA\/NASA\/Hubble<\/em><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/dipa1707246.jpg\")
\nDas als Ergebnis einer Supercomputersimulation gewonnene Bild zeigt die Bildung eines Harzclusters in einer riesigen Molek\u00fclwolke. Michiko Fuji und Takaaki Takeda, 2024<\/em><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/dipa1707244.jpg\")
\nK\u00fcnstlerische Darstellung von VFTS 243, einschlie\u00dflich eines massiven Sterns und eines Schwarzen Lochs. ESO\/L. Cal\u00e7ada<\/em><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/dipa1707242.jpg\")
\nEin \u201egew\u00f6hnlicher\u201c Stern befindet sich in einem Doppelsternsystem mit einem Schwarzen Loch, dessen Masse vom ersten zum zweiten folgt. ICRAR<\/em><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/dipa1707243.jpg\")
\nDie Abbildung zeigt ein Schwarzes Loch, das eine \u201eeintauchende\u201c Verzerrung in der Raumzeit verursacht. Robert Lee<\/em><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/dipa170724.jpg\")
\nDie Raumsonde LISA beobachtet Gravitationswellen einer entfernten Quelle, w\u00e4hrend sie die Sonne umkreisen. Simon Bark\/University of Florida, CC BY<\/em><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/dipa1707241.jpg\")
\nIllustration eines supermassereichen Schwarzen Lochs. NASA\/JPL<\/em><\/p>\n