Die 10 seltsamsten Dinge, die wir 2021 über Schwarze Löcher gelernt haben

Wissenschaftler, die Schwarze Löcher erforschen, können sicher sein, dass es Jahr für Jahr spektakuläre Entdeckungen geben wird. 2021 war keine Ausnahme, mit vielen aufregenden neuen Ergebnissen in Bezug auf diese seltsamen Gravitationsmonster. Heute werden wir die aufregendsten betrachten Entdeckung Schwarze Löcher in diesem Jahr und wie sie unser Verständnis des Universums verbessern.

Das am schnellsten rotierende Schwarze Loch

Selbst die am besten untersuchten Schwarzen Löcher können überraschen. Im Februar revidierten Physiker ihre Schätzungen der Eigenschaften des kosmischen Monsters im Herzen des Cygnus X-1-Systems, das zufällig auch das erste schwarze Loch war, dessen Existenz bestätigt wurde. Das vor fast 1 Jahren erstmals entdeckte Schwarze Loch Cygnus X-60 ist 50 % massereicher als bisher angenommen, hat die 21-fache Masse der Sonne und kreist sehr nahe an der Lichtgeschwindigkeit, was einen neuen Rekord aufstellt für Schwarze Löcher.

Das Schwarze Loch in Cygnus X-1 ist etwa 7200 Lichtjahre entfernt und verschlingt langsam seinen blauen Überriesen-Begleitstern, was den Forschern neue Einblicke in solche Prozesse gibt.

Lesen Sie auch: Wie viele Schwarze Löcher im Universum?

Spaghettifizierter Stern

Wenn ein Stern dem Rand eines Schwarzen Lochs zu nahe kommt, wird er durch Gravitationskräfte in lange Fasern zerrissen, die in den Mund des Schwarzen Lochs gezogen werden. Dieser Prozess, bekannt als „Spaghettifizierung“, erzeugt Licht, wenn Sternenmaterial durch Reibung erhitzt wird, was es Astronomen ermöglicht, diesen schrecklichen Akt in seiner ganzen Pracht festzuhalten. Im Mai bemerkten Forscher erstmals einen Stern, der auf diese Weise von einem Schwarzen Loch mit einem Gewicht von 30 Millionen Sonnenmassen im Zentrum der Galaxie, 750 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, zerquetscht und absorbiert wurde.

Die Beobachtungen sammelten nicht nur wichtige Daten über die Spaghettifraktion, sondern halfen den Wissenschaftlern auch, eine unglaubliche Visualisierung der Absorption des Sterns zu erstellen.

Weiterlesen: Astronomen entdeckten erstmals die Folgen der „Spaghettifizierung“ eines Sterns durch ein Schwarzes Loch

LIGO gibt Hawking Recht

Im Juni beobachteten Forscher des Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), wie zwei supermassereiche Schwarze Löcher zu einem verschmelzen, und analysierten die Wellen im Gewebe der Raumzeit, sogenannte Gravitationswellen, die durch die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Schwarzen Löcher verursacht werden

Sie fanden heraus, dass die Oberfläche des resultierenden Schwarzen Lochs größer ist als die der ersten beiden zusammen. Die Ergebnisse der Studie liefern nicht nur überraschende Daten, sondern helfen auch, eine Vermutung des britischen Astrophysikers Stephen Hawking aus dem Jahr 1971 zu beweisen, die als Black Hole Area Theorem bekannt ist. Das Theorem besagt, dass die Oberfläche eines Schwarzen Lochs nicht mit der Zeit abnehmen kann, ein Gesetz, das von Hawking unter Verwendung von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie abgeleitet wurde. Und auch sein Verständnis von Entropie. Während die Forschungsergebnisse für Hawking ein Sieg waren, ließen sie die Physiker verwirrt zurück. Gemäß der Quantenmechanik sollten sich Schwarze Löcher zusammenziehen und verdampfen, daher ist es nicht klar, wie dies mit dem Gesetz von Hawking in Einklang zu bringen ist, dass ihre Oberfläche immer größer werden sollte.

Auch interessant: Wissenschaftler haben herausgefunden, wie man den Gravitationswellen des Urknalls lauschen kann

Die Verschmelzung eines Schwarzen Lochs und eines Neutronensterns

Im Juni gaben Forscher, die mit LIGO zusammenarbeiten, bekannt, dass sie zum ersten Mal sicher waren, schwarze Löcher gesehen zu haben, die zu kompakten Körpern, sogenannten Neutronensternen, verschmelzen. Neben Schwarzen Löchern sind Neutronensterne ein mögliches Endergebnis des Todes eines massereichen Sterns, wenn der Stern als Supernova explodiert und Überreste hinterlässt. Obwohl LIGO schon früher Hinweise auf mögliche Verschmelzungen zwischen Schwarzen Löchern und Neutronensternen gesehen hat, haben erst in diesem Jahr zwei Signale schlüssig bewiesen, dass solche Verschmelzungen stattfinden.

Beide Signale wurden im Januar 2020 im Abstand von etwa 10 Tagen entdeckt. Im ersten Fall absorbierte ein Schwarzes Loch mit der sechsfachen Sonnenmasse einen Neutronenstern mit der anderthalbfachen Sonnenmasse und im zweiten ein Schwarzes Loch mit der neunfachen Masse der Sonne Sonne und ein Neutronenstern mit der doppelten Masse der Sonne.

Empfehlung der Redaktion: Astrophysiker haben erstmals die Verschmelzung von Neutronensternen und Schwarzen Löchern verfolgt

Frühe Schwarze Löcher verursachen Stürme

Fast jede bekannte Galaxie hat ein supermassereiches Schwarzes Loch in ihrem Zentrum, was auf eine enge Beziehung zwischen zwei kosmischen Objekten hindeutet. Aber Wissenschaftler verstehen immer noch nicht, wie ein Schwarzes Loch seinen galaktischen Wirt beeinflusst. Eine im Juni veröffentlichte Studie ergab, dass der Hochgeschwindigkeitswind aus einer 13 Milliarden Jahre alten Galaxie weht, die fast so alt ist wie das Universum selbst. Dies ist das früheste entdeckte Beispiel eines galaktischen Windes, der aus supermassiven Schwarzen Löchern ausbricht, wenn sie umgebendes Gas und Staub absorbieren.

Außerdem bewegen sich die starken Winde mit etwa 1,8 Millionen km/h schnell genug, um Material durch die Galaxie zu blasen und wahrscheinlich die Sternentstehung zu behindern. Dies deutet darauf hin, dass Galaxien und ihre Schwarzen Löcher eine uralte und sehr enge Verbindung haben.

Lesen Sie auch: Wissenschaftler haben Röntgenstrahlung jenseits des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs nachgewiesen

Lichtechos geben Einstein recht

Stephen Hawking war nicht der Einzige, der dieses Jahr schwarze Löcher eroberte. Im Juli filmten Astronomen Röntgenstrahlen, die von dem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum der Zwicky-Spiralgalaxie ausgehen, die 1,8 Milliarden Lichtjahre entfernt ist. Die Forscher entdeckten nicht nur Licht, das von der Vorderseite des Schwarzen Lochs kam, sondern sie konnten auch seltsame Lichtechos finden, die sie zunächst nicht erkennen konnten.

Sie schienen von der Rückseite des Schwarzen Lochs zu kommen, was bedeutet, dass das riesige Wesen das Gewebe der Raumzeit so stark verzerrte, dass Licht von einer Seite des Schwarzen Lochs zur anderen gezogen wurde. Dieser Vorgang entspricht genau dem, was man von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie erwarten würde, ist aber noch nicht endgültig entdeckt.

Außerirdische können die Kraft eines Schwarzen Lochs nutzen

Wissenschaftler scheuen sich nicht, Vermutungen anzustellen, solange sie auf relevanten Daten beruhen. Im August schlug eine Gruppe von Astronomen in Taiwan vor, dass technologische Außerirdische Energie aus Schwarzen Löchern gewinnen könnten, indem sie hypothetische Megastrukturen verwenden, die als Dyson-Sphären bekannt sind, die den Stern umgeben. Obwohl Schwarze Löcher als dunkel gelten, geben sie große Mengen an Energie ab, weil sie sich von umgebendem Material ernähren, das erhitzt und als Licht emittiert wird.

Astronomen fragten sich, ob eine außerirdische Spezies orbitale Plattformen, die mit so etwas wie Sonnenkollektoren bedeckt sind, um ein Schwarzes Loch herum platzieren könnte, um seine Energiestrahlen zu absorbieren. Da Schwarze Löcher kleiner als Sterne sind, könnten Außerirdische Baumaterialien einsparen und möglicherweise unglaubliche Mengen an Energie speichern.

Mehr Details:  Was ist eine Dyson-Sphäre und warum haben wir noch keine gebaut?

Wandernde Schwarze Löcher können sich in unserer Galaxie niederlassen

Ungefähr 12 supermassereiche, unsichtbare Schwarze Löcher könnten am Rande der Milchstraße lauern. Diese Schlussfolgerung wurde im August gezogen, als Forscher die Ergebnisse einer neuen Simulation von Galaxienkollisionen veröffentlichten. Bei solch massiven Ereignissen können Gravitationskräfte supermassereiche Schwarze Löcher, die Millionen oder Milliarden Mal schwerer als die Sonne sind, dazu bringen, zu fliegen und durch die tintenschwarzen Tiefen des Weltraums zu streifen.

Einige von ihnen können sich schließlich in den Halos von Galaxien wie unserer eigenen niederlassen, und eine Galaxie von der Größe der Milchstraße besteht im Durchschnitt aus etwa 12 Galaxien. Astronomen hoffen herauszufinden, wie sie nach diesen verlorenen Riesen suchen können, um die Genauigkeit ihrer Simulationen zu überprüfen.

Lesen Sie auch: In einem Sternhaufen außerhalb unserer Galaxie wurde ein Schwarzes Loch entdeckt

Das nächste Paar Schwarzer Löcher wurde entdeckt

Im Dezember verzeichneten Teleskope Beweise für die Existenz des unserem Planeten nächsten Paars schwarzer Löcher, die sich in einer Entfernung von etwa 89 Millionen Lichtjahren von der Erde im Sternbild Wassermann umkreisen. Das bisherige Rekordpaar Schwarzer Löcher ist fünfmal weiter entfernt als dieses, was bedeutet, dass Wissenschaftler die Möglichkeit haben, solche Systeme detaillierter als zuvor zu untersuchen. Beide Mitglieder des Duos sind Gewichtheber – der größere hat eine Masse von fast 154 Millionen Sonnen, und der kleinere ist 6,3 Millionen Mal schwerer als unser Stern.

Sie umkreisen einander in einer Entfernung von nur 1600 Lichtjahren – nach kosmischen Maßstäben ein Hungerlohn und ein weiterer Rekord, der darauf hindeutet, dass sie in 250 Millionen Jahren zu einem riesigen Schwarzen Loch verschmelzen werden.

Weiterlesen: Das Very Large Telescope hat das nächstgelegene Paar supermassiver Schwarzer Löcher entdeckt

Ein Schwarzes Loch, zu groß für seine Galaxie

Eine winzige Galaxie, die unsere etwa 820 Lichtjahre entfernte Galaxie umkreist, scheint etwas Seltsames zu enthalten. Die Zwerggalaxie Leo I, die 50-mal kleiner als die Milchstraße ist, beherbergt ein supermassereiches Schwarzes Loch, das fast die gleiche Masse wie das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße hat. Astronomen fragen sich, wie ein so großes Schwarzes Loch in einer so kleinen Galaxie gelandet ist.

„Es gibt keine Erklärung für die Existenz dieser Art von Schwarzen Löchern in kugelförmigen Zwerggalaxien“, sagte Maria Jose Bustamante, eine Doktorandin der Astronomie an der University of Texas in Austin, in einer Erklärung. Wir werden die nächsten Jahre abwarten müssen, um genau zu verstehen, was dies für die Entwicklung von Schwarzen Löchern und Galaxien bedeutet.

Lesen Sie auch:

• Bildeten sich unmittelbar nach dem Urknall Schwarze Löcher?
• Das Very Large Telescope hat das nächstgelegene Paar supermassiver Schwarzer Löcher entdeckt