Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff
Eine Aufnahme der Galaxie NGC 1365, deren Kern ein massereiches Schwarzes Loch enthält, das rege Material akkretiert. Astronomen haben eine Reihe von Röntgenbeobachtungen genutzt, um zeitliche Veränderungen in der Eisen-Emissionslinie aus dem Kern zu messen und damit den Betrag der Eigendrehung des Schwarzen Lochs bestimmt. Credit & Copyright: SSRO-South (R. Gilbert, D. Goldman, J. Harvey, D. Verschatse) PROMPT (D. Reichart)
Der Kern der meisten Galaxien beherbergt ein massereiches Schwarzes Loch. In unserer Milchstraße beispielsweise besitzt das zentrale Schwarze Loch etwa vier Millionen Sonnenmassen und in anderen Galaxien werden die Schwarzen Löcher auf Hunderte Millionen Sonnenmassen oder sogar mehr geschätzt. In spektakulären Fällen, etwa den Quasaren, stehen diese Schwarzen Löcher im Verdacht, die beobachteten bipolaren Jets aus Teilchen nach außen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Wie ihnen dies gelingt ist nicht bekannt, aber Wissenschaftler vermuten, daß die Eigendrehung des Schwarzen Lochs irgendwie eine Schlüsselrolle spielt.
Ein Schwarzes Loch ist so einfach (zumindest in herkömmlichen Theorien), daß es mit gerade drei Größen vollständig beschrieben werden kann: seiner Masse, seinem Drehimpuls und seiner elektrischen Ladung. Selbst wenn es aus einer komplexen Mischung von Materie und Energie entstanden sein kann, sind alle anderen individuellen Einzelheiten verloren gegangen, als es zu einem singulären Punkt zusammenstürzte. Astronomen arbeiten daran, den Drehimpuls von Schwarzen Löchern in aktiven Galaxien zu messen, um die Verbindungen zwischen Drehimpuls und Jeteigenschaften zu erkunden.
Eine Methode zur Messung des Drehimpulses Schwarzer Löcher ist die Aufnahme von Röntgenspektren; man sucht nach Veränderungen in der Form der atomaren Emissionslinien, die von dem extrem heißen Gas in der akkretierenden Materiescheibe um das Schwarze Loch stammen. Effekte auf Grund der Relativität in diesen extremen Umgebungen können die an sich schmalen Emissionslinien zu charakteristischen Profilen verbreitern und verschieben, die vom Betrag des Drehimpulses des Schwarzen Lochs abhängen.
Die Astronomen Guido Risaliti, Laura Brenneman und Martin Elvis vom CfA haben mit ihren Kollegen koordinierte Beobachtungen aus den Weltraummissionen NuSTAR und XMM-Newton genutzt, um die zeitliche Änderung der Spektralform hoch angeregter Eisenatome im Kern der Galaxie NGC 1365 zu untersuchen. Es handelt sich um eine gut untersuchte aktive Galaxie, etwa sechsundsechzig Millionen Lichtjahre entfernt und bekannt für ausgeprägte zeitvariable Linienprofile. Der Gruppe gelangen vier qualitativ hochwertige Beobachtungen der Quelle, nahmen sie über eine Reihe von bisher nicht gekannten Absorptionszuständen auf, einschließlich einem mit sehr kleiner Absorption in Sichtlinie zum zentralen Kern. Alle Beobachtungen, ungeachtet der zahlreichen Absorptionen, offenbarten charakteristische Merkmale der innersten Regionen des Akkretionsflusses. Es hat in der wissenschaftlichen Gemeinde verschiedene Meinungen darüber gegeben, inwieweit es vertrauenswürdig ist, beobachtete Linienformen auf den Drehimpuls des Schwarzen Lochs zurückzuführen (und nicht auf andere Effekte im Zentrum), aber dieses neue Ergebnis veranschaulicht nicht nur, daß dies möglich ist, es zeigt auch, daß sogar kurzzeitige Beobachtungen geeignet sind, zuverlässige Messungen zur Verfügung zu stellen und die Aufgabe Erfolg versprechender gestaltet, andere derartige Systeme zu untersuchen.
Literatur:
„NuSTAR AND XMM-NEWTON Observations of NGC 1365: Extreme Absorption Variability and a Constant Inner Accretion Disk“
D. J. Walton, G. Risaliti, F. A. Harrison, A. C. Fabian, J. M. Miller, P. Arevalo, D. R. Ballantyne, S. E. Boggs, L. W. Brenneman, F. E. Christensen, W. W. Craig, M. Elvis, F. Fuerst, P. Gandhi, B. W. Grefenstette C. J. Hailey, E. Kara, B. Luo, K. K. Madsen, A. Marinucci, G. Matt, M. L. Parker, C. S. Reynolds, E. Rivers, R. R. Ross, D. Stern, and W. W. Zhang
The Astrophysical Journal, 788:76 (12pp), 2014 June 10
