Astrophysiker haben Veränderungen in der Helligkeit des Lichts entdeckt, das am Rand eines der uns am nächsten gelegenen Schwarzen Löcher beobachtet wurde, das sich in einer Entfernung von 9600 Lichtjahren von der Erde befindet.
Wissenschaftler interessierten sich für das Doppelsternsystem MAXI J1820+070, das 2018 vom japanischen Röntgenteleskop an Bord der Internationalen Raumstation entdeckt wurde. In der Regel enthalten solche Doppelsternsysteme einen massearmen Stern, ähnlich unserer Sonne, und ein viel kompakteres Objekt – das kann ein Weißer Zwerg, ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch sein. MAXI J1820+070 enthält ein Schwarzes Loch mit mindestens der achtfachen Masse unserer Sonne.
Die von Wissenschaftlern analysierte Lichtkurve wurde von Astroamateuren während fast einjähriger Beobachtungen auf der ganzen Welt erhalten. Der Stern in MAXI J1820+070 ist einer der drei hellsten Röntgensterne, die jemals beobachtet wurden. Dies liegt nicht nur an seiner extremen Nähe zur Erde, sondern auch daran, dass er sich erfolgreich außerhalb der Ebene unserer Milchstraße befindet. Da es viele Monate lang hell blieb, konnte eine große Anzahl von Menschen es beobachten.
Aber fast 3 Monate nach dem Start der Fackel geschah etwas Unerwartetes – die Lichtkurve schien eine enorme Modulation mit einer Periode von etwa 17 Stunden zu erfahren – am Höhepunkt wurde eine Verdoppelung der Helligkeit beobachtet. Gleichzeitig gab es keine Veränderungen im Röntgenbereich. Obwohl in der Vergangenheit während anderer Röntgenblitze kleine quasi-periodische sichtbare Modulationen beobachtet wurden, wurde zuvor nichts dergleichen beobachtet. Was hat dieses ungewöhnliche Verhalten verursacht?
Material des Sterns wird von dem kompakten Objekt in die es umgebende Akkretionsscheibe aus spiralförmigem Gas gezogen. Flares treten auf, wenn sich Material in der Scheibe erwärmt, sich auf einem Schwarzen Loch ansammelt und enorme Energiemengen freisetzt, bevor es den Ereignishorizont überschreitet. Dieser Prozess ist chaotisch und sehr variabel, wobei die Zeitskalen von Millisekunden bis zu Monaten variieren.
Wenn ein riesiger Röntgenstrahl aus einem sehr nahen Schwarzen Loch kommt und dann die umgebende Materie bestrahlt, insbesondere die Akkretionsscheibe, und sie auf eine Temperatur von etwa 10 K erhitzt, liegt seine Strahlung im optischen Bereich, insbesondere wir sehen Sie das emittierte Licht. Wenn also die Intensität des Röntgenblitzes abnimmt, nimmt auch das sichtbare Licht ab.
Es gab nur eine mögliche Erklärung: Ein riesiger Strom von Röntgenstrahlung bestrahlte die Akkretionsscheibe und verursachte ihre Verzerrung, was zu einer starken Flächenvergrößerung führte, wodurch auch der Lichtfluss zunahm. Dieses Verhalten wurde zuvor in Röntgendoppelsternen mit massereicheren Sternen beobachtet, aber nie in Systemen mit einem Schwarzen Loch und einem massearmen Stern.
Astrophysiker kennen mehrere Dutzend Doppelsternsysteme mit Schwarzen Löchern in unserer Galaxie, mit Massen im Bereich von 5-15 Sonnenmassen. Sie wachsen auch durch Akkretion von Materie.
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