(Originalarbeit unter https://chandra.harvard.edu)
“Eisengepanzerter” Beleg für rotierende Schwarze Löcher
Spectra: NASA/CXC/SAO/J. Miller et al.
Beobachtungen von Chandra und XMM-Newton an Eisenatomen in heißem Gas, das 3 stellare Schwarze Löcher umkreist, hat es Astronomen ermöglicht, die gravitativen Auswirkungen sowie den Drehimpuls dieser Schwarzen Löcher zu unter-suchen. Wie in der Darstellung gezeigt, verschiebt beispielsweise die Schwerkraft eines Schwarzen Lochs Röntgenstrah-lung von Eisenatomen zu niedrigeren Energien und erzeugt dadurch ein stark verzerrtes Röntgensignal.
Die Umlaufbahn eines Teilchens nahe an einem Schwarzen Loch hängt von der Raumkrümmung um das Schwarze Loch ab, die wiederum auch von der Geschwindigkeit abhängt, mit der das Schwarze Loch rotiert. Ein rotierendes Schwarzes Loch zieht den Raum um sich herum mit und erlaubt Atomen, das Schwarze Loch in geringerem Abstand zu umkreisen als bei einem sich nicht drehenden Schwarzen Loch. Die engere Umlaufbahn hat stärkere Effekte der Schwerkraft zur Folge, und dies wiederum führt dazu, daß ein größerer Anteil der Röntgenstrahlung der Eisenatome zu niedrigeren Energien verschoben ist.
Die bis heute genauesten Untersuchungen von stellaren Schwarzen Löchern zeigen, daß nicht alle Schwarzen Löcher mit der gleichen Rate rotieren.
Chandra-Daten von Cygnus-1 (ähnlich dem Bild unten links) zeigen Hinweise auf starke gravitative Effekte, bei dem einige Atome nur 160 Kilometer vom Schwarzen Loch entfernt sind, aber keinen Hinweis auf Rotation. Daten von XMM-Newton für XTE J1650-500 ähneln dem unteren rechten Bild und offenbaren, daß ein kleiner Teil der Röntgenstrahlung aus 32 km Entfernung vom Ereignishorizont des Schwarzen Lochs stammt. Dieses Schwarze Loch muß sehr schnell rotieren. Chandra-Beobachtungen eines dritten Schwarzen Lochs, GX 339-4, legen nahe, daß auch dieses sehr schnell rotiert.
Eine mögliche Erklärung für die unterschiedliche Rotation Schwarzer Löcher besteht darin, daß sie mit verschiedenen Rotationsraten entstanden sind. Ein weiteres Argument ist, daß in das Schwarze Loch strömendes Gas dessen Rotation beschleunigt. Schwarze Löcher mit relativ langlebigen, massearmen Begleitern, wie XTE J1650-500 und GX 339-4, würden mehr Zeit für eine Beschleunigung gehabt haben als Schwarze Löcher mit massereichen, kurzlebigen Begleit-sternen, wie beispielsweise Cygnus X-1. Wenn Rotationen von mehr Schwarzen Löchern gemessen worden sind, sollte es möglich sein, die unterschiedlichen Erklärungen zu testen.
- Kurzinformation Cygnus X-1:
- Category: Black Holes
- Coordinates (J2000): RA19h 58m 21.70s | Dec +35° 12´ 05.80″
- Constellation: Cygnus
- Instrument: ACIS
- Distance Estimate: about 6070 light years
- Release Date: September 17, 2003
- References: J. Miller et al. “The Composite Fe K-Alpha Line in the Galactic Black Hole Cygnus X-1 with Chandra“ The Astrophysical Journal 578, Number 1
- References: J. Miller et al. “Evidence of Spin and Energy Extraction in a Galactic Black Hole Candidate: The XMM-Newton/EPIC-pn Spectrum of XTE J1650-500“ The Astrophysical Journal Letters 570, Number 2
- References: J. Miller et al. „Chandra/HETGS Spectroscopy of the Galactic Black Hole GX 339-4: A Relativistic Iron Line and Evidence for a Seyfert-like Warm Absorber“ The Astrophysical Journal 601, Number 1
- Kurzinformation XTE J1650-500 (XMM Data):
- Category: Black Holes
- Coordinates (J2000): RA 16h 50m 01.00s | Dec -49º 57′ 45.00″
- Constellation: Ara
- Distance Estimate: about 15,000 light years
- Release Date: September 17, 2003
- Kurzinformation GX 339-4:
- Category: Black Holes
- Coordinates (J2000): RA 17h 02m 49.50s | Dec -48° 47′ 23.00″
- Constellation: Ara
- Instrument: ACIS
- Distance Estimate: about 15,000 light years
- Release Date: September 17, 2003
- References: J. Miller et al. “The Composite Fe K-Alpha Line in the Galactic Black Hole Cygnus X-1 with Chandra“ The Astrophysical Journal 578, Number 1
- References: J. Miller et al. “Evidence of Spin and Energy Extraction in a Galactic Black Hole Candidate: The XMM-Newton/EPIC-pn Spectrum of XTE J1650-500“ The Astrophysical Journal Letters 570, Number 2
- References: J. Miller et al. „Chandra/HETGS Spectroscopy of the Galactic Black Hole GX 339-4: A Relativistic Iron Line and Evidence for a Seyfert-like Warm Absorber“ The Astrophysical Journal 601, Number 1
