M82

(Originalarbeit unter https://chandra.harvard.edu)

„Überlebende“ Schwarze Löcher können von mittlerer Größe sein

Inset: X-ray: NASA/CXC/Tsinghua Univ./H. Feng et al. Full-field: X-ray: NASA/CXC/JHU/D. Strickland
Optical: NASA/ESA/STScI/AURA/The Hubble Heritage Team
IR: NASA/JPL-Caltech/Univ. of AZ/C. Engelbracht
Inset: X-ray: NASA/CXC/Tsinghua Univ./H. Feng et al. Full-field: X-ray: NASA/CXC/JHU/D. Strickland
Optical: NASA/ESA/STScI/AURA/The Hubble Heritage Team
IR: NASA/JPL-Caltech/Univ. of AZ/C. Engelbracht

  • Astronomen haben Hinweise auf zwei Schwarze Löcher von mittlerer Masse in der Galaxie M82 gefunden
  • Es ist ein Rätsel gewesen, ob Schwarze Löcher mit Massen zwischen stellaren und supermassereichen Vertretern existieren
  • Die Hinweise legen nahe, daß diese beiden Objekte es vermeiden können, in das gewaltige Schwarze Loch im Zentrum von M82 zu fallen
  • Es ist möglich, daß diese Schwarzen Löcher mittlerer Masse Beispiele für die Keime sind, die für das Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher die Voraussetzung bilden

Dieses Kompositbild der nah gelegenen Starburst-Galaxie M82 zeigt Daten des Chandra-Röntgen-Observatoriums in blau, optische Daten vom Hubble-Weltraum-Teleskop in grün und orange sowie Infrarotdaten vom Spitzer-Weltraum-Teleskop in rot. Die Vergrößerung ist ein Chandra-Bild, das die zentrale Region der Galaxie zeigt und die zwei helle Röntgenquellen – siehe die beschriftete Version – von besonderem Interesse beherbergt.

Neue Untersuchungen mit Chandra und ESA‘s XMM-Newton zeigen, daß diese  beiden Quellen Schwarze Löcher von mittlerer Masse sein können, mit Massen, die zwischen stellaren und supermassereichen Varianten liegen. Diese „überlebenden“ Schwarzen Löcher vermeiden es, in das Zentrum der Galaxie zu fallen und könnten Beispiele für die Keime sein, die für das Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher in Galaxien, darunter dasjenige in der Milch-straße, notwendig sind.

Dies ist der erste Fall, bei dem es gute Hinweise dafür gibt, das mehr als ein Schwarzes Loch mittlerer Masse in einer einzelnen Galaxie vorkommt. Der Beweis beruht darauf, wie sich ihre Röntgenemission mit der Zeit ändert und der Untersuchung ihrer Röntgenhelligkeit und Spektren, d.h., die Verteilung der Röntgenstrahlung mit der Energie.

Eines der Schwarzen Löcher (genannt “X42.3+59”) liegt in einer projizierten Entfernung von 290 Lichtjahren vom Zentrum (mit „x“ gekennzeichnet) von M82 und die Masse wird auf das 12,000- bis 43,000-fache der Sonnenmasse geschätzt. Bei diesem geringen Abstand würde es vermutlich in das Zentrum der Galaxie gezogen worden sein, wenn das Schwarze Loch gleichzeitig mit der Galaxie entstand und seine Masse mehr als rund 30,000 Sonnenmassen betrug. Also kann es knapp dem Sturz in das supermassereiche Schwarze Loch, das wahrscheinlich im Zentrum von M82 sitzt, entkommen sein.

Das zweite  Schwarze Loch (genannt “X41.4+60”) liegt in der Projektion 600 Lichtjahre vom Zentrum von M82 weg. Das beste Modell für dieses Schwarze Loch in M82 ergibt eine Masse zwischen 200 und 800 Sonnenmassen und ist in einem Winkel zwischen 60 und 80 Grad geneigt; dies besagt, daß die es umgebende Scheibe nahezu von der Seite beobachtet wird. Jedoch ist auf Grund relativistischer Effekte für ein sich schnell drehendes Schwarzes Loch von dieser Masse eine bei hoher Inklination betrachtete Scheibe fast genauso hell wie eine, die bei niedriger Inklination (d.h. frontal) gesehen wird.

Diese Ergebnisse sind von Interesse, da sie helfen können, das Mysterium in Angriff zu nehmen, wie supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien entstehen. M82 ist ungefähr 12 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt und zu uns der am nächsten gelegene Ort, wo die Bedingungen denen im frühen Universum, mit einer hohen Rate an sich bildenden Sternen, ähnlich sind.

Viele Beobachtungen sind mit Chandra bald nach dessen Start an M82 durchgeführt worden. Die hier gezeigten Chandra-Daten wurden in der neuen Recherche nicht genutzt, da die Röntgenquellen so hell waren, daß in den Röntgenspektren einige Verzerrungen auftraten. Um diese zu unterdrücken, wurde die Ausrichtung von Chandra so verändert, daß Bilder der Quellen absichtlich unscharf sind, um weniger Anschläge in jedem Pixel erzeugen.