Astronomie

Warum gibt es auf diesem Foto des Schwarzen Lochs ungleichmäßige helle Bereiche?

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Warum ist in dem kürzlich veröffentlichten Foto eines oben gezeigten Schwarzen Lochs, das mit Daten von EHT erstellt wurde, die untere Region heller als die obige? Liegt es an der Rotation der Akkretionsscheibe? Und wie ist die Ausrichtung der Akkretionsscheibe? Schauen wir uns das direkt an?


Nein, Sie sehen die Form der Akkretionsscheibe nicht. Obwohl seine Ebene fast der des Bildes entspricht, ist er viel größer und lichtschwächer als der abgebildete Ring. Der Grund für diese Asymmetrie ist fast ausschließlich auf Doppler-Strahlung und Strahlungsverstärkung zurückzuführen, die in Materie entsteht, die sich mit relativistischen Geschwindigkeiten sehr nahe am Schwarzen Loch bewegt. Dies wiederum wird fast vollständig von . gesteuert die Orientierung des Schwarzen Lochs Spin hole. Das Schwarze Loch überstreicht Material und Magnetfelder fast unabhängig von der Ausrichtung einer Akkretionsscheibe.

Die Bilder unten aus dem fünften Ereignishorizontteleskop-Papier machen die Dinge klar.

Der schwarze Pfeil zeigt die Drehrichtung des Schwarzen Lochs an. Der blaue Pfeil zeigt die anfängliche Rotation des Akkretionsflusses an. Der Jet von M87 ist mehr oder weniger Ost-West (auf die Seite projiziert), aber die rechte Seite zeigt zur Erde. Es wird angenommen, dass der Spinvektor des Schwarzen Lochs darauf ausgerichtet (oder anti-ausgerichtet) ist.

Die beiden linken Diagramme zeigen Übereinstimmung mit den Beobachtungen. Gemeinsam ist ihnen, dass der Spinvektor des Schwarzen Lochs größtenteils in die Seite hineinragt (anti-ausgerichtet mit dem Jet). Gas wird auf die gleiche Weise zur Rotation gezwungen und führt zu einer projizierten relativistischen Bewegung südlich des Schwarzen Lochs auf uns zu und nördlich des Schwarzen Lochs von uns weg. Doppler-Boosting und Beamen erledigen den Rest.

Wie das Papier sagt:

Die Lage des Spitzenflusses im Ring wird durch den Spin des Schwarzen Lochs bestimmt: Er liegt immer etwa 90 Grad gegen den Uhrzeigersinn von der Projektion des Spinvektors auf den Himmel.


Ich glaube, wir sehen einen der Effekte, wenn sich die Akkretionsscheibe mit sehr hohen Geschwindigkeiten dreht. Dies wird als relativistisches Beamen bezeichnet und tritt auf, weil Teilchen (in diesem Fall Materie in der Akkretionsscheibe), die sich mit relativistischen Geschwindigkeiten (z. B. aufwärts von .2c) bewegen, dazu neigen, ihre Strahlung vorzugsweise in einem Kegel in Richtung der Bewegungsrichtung auszusenden .

Dies deutet darauf hin, dass sich die Materie am unteren Bildrand (die hellsten Kleckse) auf uns zubewegt und die dunkleren Teile davon entfernt sind. Da das Schwarze Loch dazu neigt, Licht um sich selbst zu verzerren, bin ich auf dem Foto der Ausrichtung der Akkretionsscheibe nicht sicher.


Es gibt einige aktuelle Informationen, die eine Aktualisierung der Antwort wert sind (trotz der Schwierigkeit, MathJax auf meinem Telefon einzugeben). Ich habe nur minimal zitiert, da ich das, was diese Wissenschaftler veröffentlicht haben, nicht verbessert hätte. Frühere Änderungen bleiben unter diesem Zusatz.

In dem Artikel "Measurement of the spin of the M87 black hole from its Observed twisted light" (16. April 2019) von Fabrizio Tamburini, Bo Thidé und Massimo Della Valle erklären sie auf Seite 2:

… Die auf diesen Datensatz angewendeten bildgebenden Verfahren zeigen das Vorhandensein eines asymmetrischen Rings mit einer Drehung im Uhrzeigersinn und einer „halbmondförmigen“ geometrischen Struktur, die eine deutliche zentrale Helligkeitssenkung aufweist. Dies deutet auf eine Quelle hin, die von Linsenemission dominiert wird, die den Schatten des Schwarzen Lochs umgibt.

Aus der Analyse der beiden Datensätze erhalten wir die Asymmetrieparameter $q_1$ = 1,417 für Epoche 1 und $q_2$ = 1,369 für Epoche 2. Sie geben eine gemittelte Asymmetrie im Spiralspektrum von $ar{q}$ = 1,393±0,024 in Übereinstimmung mit unseren numerischen Simulationen, $q_{num}$ = 1,375, von teilweise inkohärentem Licht, das vom Einstein-Ring eines Schwarzen Kerr-Lochs emittiert wird, mit $oldsymbol{a} extbf{~}!$ 0.9±0.1, entsprechend einer Rotationsenergie $^{[10]}$ von $ extbf{10}{^ extbf{64}}!$ Erg, welches ist vergleichbar mit der von den hellsten Quasaren abgestrahlten Energie (~ 500 Billionen $odot$) über einen Zeitraum von Gyr (Milliardenjahre), und Neigung $i$ = 17° zwischen dem sich nähernden Jet und der Sichtlinie, wobei die Drehimpulse des Akkretionsflusses und des Schwarzen Lochs gegensinnig ausgerichtet sind und eine Drehung im Uhrzeigersinn zeigen, wie in Lit. beschrieben. 5.

Dieses Ergebnis stimmt gut mit den Ergebnissen aus der Analyse der Fiducial-Pipeline-Bilder der Amplituden- und Phasendiagramme für den 11. April 2017 von DIFMAP mit $q$ = 1,401, EHT $q$ = 1,361 und SMILI, $q$ = 1.319, $^{[6]}$ Geben Sie für diesen Tag einen Durchschnittswert an $ar{q}$ = 1,360, die um 0,09 vom Wert der Epoche 2 abweicht, geschätzt mit TIE und $q$ > 0 bestätigen die Drehung im Uhrzeigersinn. Die Spiralspektren sind in Abb. 2 dargestellt.

Dann bestimmt man den Rotationsparameter $a$ durch Vergleich der durch eine lineare Interpolation erhaltenen mit dem Asymmetrieparameter $q$ verschiedener Modelle, wie im Zahlenbeispiel von Tabelle I für verschiedene Werte der Neigungs- und Rotationsparameter angegeben $i$ und $q$. Die Ergebnisse sind in Abb. 1 dargestellt.

[1]Fabrizio Tamburini, Bo Thidé, Gabriel Molina-Terriza und Gabriele Anzolin, „Drehen des Lichts um rotierende Schwarze Löcher“, Nature Phys. 7, 195-197 (2011).
[4]EHT Collaboration et al., „Imaging the central supermassive black hole“, Astrophys. J. Lett. 875, L4(52) (2019), Ergebnisse des ersten M87 Event Horizon Telescope IV.
[5]EHT Collaboration et al., „Physischer Ursprung des asymmetrischen Rings“, Astrophys. J. Lett. 875, L5(31) (2019), Ergebnisse des ersten M87 Event Horizon Telescope V.
[6]EHT Collaboration et al., „Der Schatten und die Masse des zentralen Schwarzen Lochs“, Astrophys. J. Lett. 875, L6(44) (2019), Ergebnisse des ersten M87 Event Horizon Telescope VI.
[10]Demetrios Christodoulou und Remo Ruffini, „Reversible Transformationen eines geladenen Schwarzen Lochs“, Phys. Rev. D 4, 3552-3555 (1971).
[29]Bin Chen, Ronald Kantowski, Xinyu Dai, Eddie Baron und Prasad Maddumage, „Algorithmen und Programme für starke Gravitationslinsen in der Kerr-Raumzeit einschließlich Polarisation“, Astrophys. J. Suppl. Ser. 218, 4 (2015).

Zahlen:

Abbildung 1. Experimentelle Ergebnisse. Feldkomponenten entlang der Richtung des Beobachters und Spiralspektren, die mit der TIE-Methode für Epoche 1 und Epoche 2 erhalten wurden. Die Asymmetrie zwischen den $m$ = 1 und $m$ = −1 Komponenten in beiden Spiralspektren zeigt die Rotation des Schwarzen Lochs in M87. Es zeigt auch, dass der elektromagnetische Wirbel, der aus der TIE-Analyse der aus der Helligkeitstemperatur extrahierten EM-Feldintensitäten in einer endlichen Frequenzbandbreite rekonstruiert wurde, Komponenten entlang der Ausbreitungsrichtung zum Beobachter aufweist, die mit der verdrillten Linsenwirkung eines Schwarzen Lochs mit $a$ = 0,9±0,1 im Uhrzeigersinn drehend, der Spin weist von der Erde weg und ein Einstein-Ring mit einem Gravitationsradius $R_g$ = 5, wie durch eine EHT-Analyse angezeigt, die von inkohärenter Emission dominiert wird. Für alle Tage erstrecken sich die Durchmesser der Ringmerkmale über den engen Bereich von 38-44 µ-Bogensekunden und die beobachtete Spitzenhelligkeitstemperatur des Rings beträgt $T$ ∼ 6×10$^9$ K.$^{[6]}$ Die anderen Komponenten ($x$ und $y$) des aus TIE-Gleichungen abgeleiteten EM-Feldes zeigen keine vorherrschende OAM-Komponente. Das wird erwartet $^{[1]}$.

Figur 2. Ergebnisse aus DIFMAP-, EHT- und SMILI-Datenanalysen sowie aus numerischen Simulationen von KERTAP. Die ersten drei Einschübe zeigen die experimentellen Spiralspektren, die aus den drei Referenz-Pipeline-Bildern vom 11. April 2017 von SMILI, EHT-Bildgebung und DIFMAP . gewonnen wurden $^{[4]}$. Sie repräsentieren die Sichtbarkeitsamplitude und -phase als Funktion der Vektorgrundlinie. In allen Datensätzen ist der Asymmetrieparameter, das Verhältnis zwischen den $m$ = 1 und $m$ = −1 Peaks in den Spiralspektren, is $q$ > 1 bedeutet Drehung im Uhrzeigersinn: Der Spin des Schwarzen Lochs zeigt von der Erde weg und eine Neigung zwischen dem sich nähernden Jet und der Sichtlinie von $i$ = 17° (entspricht einer ähnlichen Geometrie mit einer Neigung $i$ = 163°, wobei jedoch der Drehimpuls des Akkretionsflusses und der des BH gegensinnig sind) (links). Vierter Einschub: Spiralspektrum der numerischen Simulationen mit KERTAP $^{[29]}$ aus der normierten Intensität und Phase des $z$ Komponente des Strahlungsfeldes, die von einem ortsaufgelösten Bild der Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs emittiert wird, die von thermalisierter Emission mit Γ = 2 dominiert wird. Die Kohärenz χ der Strahlungsemission ist durch das Verhältnis zwischen den $m$ = 0 und $m$ = 1 Peaks in den Spiralspektren. Je kleiner χ, desto höher die Kohärenz der Emission. Die experimentellen Spiralspektren von SMILI, EHT Imaging und DIFMAP zeigen eine höhere Kohärenz in der Strahlungsemission (χχ$_ ext{SMILI}$ = 1,198,$_ ext{EHT}$ = 1,798) und (χ$_ ext{DIFMAP}$ = 1,107) bezüglich des simulierten Modells einer einfachen thermalisierten Akkretionsscheibe mit Leistungsspektrum Γ = 2 (χ$_ ext{KERTAP}$ = 5,029) und bezogen auf die TIE-Rekonstruktion der Wellenfront (χ$_ ext{ep1}$ = 13,745 und$_ ext{ep2}$ = 14,649) in Abb.1. Auch wenn die Asymmetrie $q$ gut erhalten ist, kann die TIE-Methode durch aufeinanderfolgende Datenaufnahmen der Wellenfront verbessert werden, die durch ein viel kürzeres Zeitintervall als einen Tag getrennt sind und daher möglicherweise bessere Informationen über die Quellenemission liefern.

Dieses Papier enthält beträchtliche zusätzliche Informationen und Abbildungen, die es wert sind, gelesen zu werden. Danke Jack R. Woods für den Link, der mich zu den obigen Informationen geführt hat.


Vorherige Bearbeitung:

Im Artikel: "First M87 Event Horizon Telescope Results. V. Physical Origin of the Asymmetric Ring", (10. April 2019), von The Event Horizon Telescope Collaboration, Kazunori Akiyama, Antxon Alberdi, Walter Alef, Keiichi Asada, Rebecca Azulay, Anne-Kathrin Baczko, David Ball, Mislav Baloković, John Barrett et al. erklären in einem von mehreren kürzlich veröffentlichten Artikeln:

(4) Der Ring ist im Süden heller als im Norden. Dies kann durch eine Kombination aus Bewegung in der Quelle und Doppler-Strahlung erklärt werden. Als einfaches Beispiel betrachten wir einen leuchtenden, optisch dünnen Ring, der sich mit der Geschwindigkeit v und einem unter einem Blickwinkel i > 0° zur Blickrichtung geneigten Drehimpulsvektor dreht. Dann wird die sich nähernde Seite des Rings Doppler-verstärkt, und die fliehende Seite wird Doppler-gedimmt, wodurch ein Oberflächenhelligkeitskontrast der Ordnung Eins erzeugt wird, wenn v relativistisch ist. Die Anflugseite des Großjets in M87 ist west-nordwest ausgerichtet (Positionswinkel $mathrm{PA}approx 288^circ ;$ in Papier VI heißt dies ${ extrm{PA}}_{ extrm{FJ}}$}) oder nach rechts und leicht nach oben im Bild.

Abbildung 5 aus diesem Papier ist in der Antwort von Rob Jeffries enthalten.

Die Schlussfolgerung, zu der sie teilweise gelangen, ist:

„… Die Ergebnisse dieses Vergleichs stimmen mit der Hypothese überein, dass die kompakte 1,3-mm-Emission in M87 innerhalb weniger Jahre entsteht ${r}_{{ m{g}}}$ eines Schwarzen Kerr-Lochs und dass die ringförmige Struktur des Bildes durch starke Gravitationslinsen und Doppler-Strahlung erzeugt wird. Die Modelle sagen voraus, dass die Asymmetrie des Bildes vom Sinn des Spins des Schwarzen Lochs abhängt. Wenn diese Interpretation richtig ist, zeigt der Spinvektor des Schwarzen Lochs in M87 von der Erde weg (das Schwarze Loch dreht sich am Himmel im Uhrzeigersinn). Die Modelle sagen auch voraus, dass es einen starken Energiefluss gibt, der von den Polen des Schwarzen Lochs weg gerichtet ist und dass dieser Energiefluss elektromagnetisch dominiert wird. Wenn die Modelle stimmen, wird das zentrale Triebwerk des M87-Jets durch die elektromagnetische Extraktion freier Energie im Zusammenhang mit dem Spin des Schwarzen Lochs über den Blandford-Znajek-Prozess angetrieben.


Erster Entwurf:

Der Artikel: "Ergoregion instability of exotisch compact objects: elektromagnetische und gravitative Störungen und die Rolle der Absorption" (15. Februar 2019) von Elisa Maggio, Vitor Cardoso, Sam R. Dolan und Paolo Pani erklärt, dass dies auf Rotations Superstrahlung auf Seite 10:

„… die Instabilität kann in Form von Wellen verstanden werden, die innerhalb der Photonen-Kugel-Barriere gefangen und durch Superstrahlungsstreuung verstärkt werden$^{[43]}$
[43]R. Brito, V. Cardoso und P. Pani, Lect. Anmerkungen Phys. 906, S. 1 (2015), arXiv:1501.06570.

Im Artikel "Superradiance", (oben) zwar deutlich länger, vielleicht viel zugänglicher. Auf Seite 38, wo sie den Penrose-Prozess erklären, bieten sie ein Diagramm an, das das Verständnis wahrscheinlich erleichtert:

"Abbildung 7: Bildliche Darstellung der ursprünglichen Penrose-Prozesse. Ein Teilchen mit der Energie E$_0$ zerfällt innerhalb der Ergosphäre in zwei Teilchen, eines mit negativer Energie E$_2$ < 0, die in die BH fällt, während das zweite Teilchen mit einer höheren Energie als das ursprüngliche Teilchen ins Unendliche entweicht, E$_1$ > E$_0$.".

Ab Seite 41:

"Abbildung 8: Die Karussell-Analogie des Penrose-Prozesses. Ein Körper fällt fast aus der Ruhe in einen rotierenden Zylinder, dessen Oberfläche mit Leim besprüht wird. An der Oberfläche wird der Körper gezwungen, mit dem Zylinder mitzurotieren (analog also der BH Ergosphäre, die Oberfläche, hinter der kein Beobachter in Bezug auf Unendlich stationär bleiben kann. Die negativen Energiezustände der Ergoregion werden durch die potentielle Energie der klebrigen Oberfläche gespielt. Wenn sich nun die Hälfte des Objekts (rötlich) von der ersten löst die Hälfte (gelblich), wird es mit mehr (kinetischer) Energie als anfangs die Unendlichkeit erreichen und dem System Rotationsenergie entziehen."

Ein weiteres komplizierteres Modell, von dem angenommen wird, dass es über das Gefragte hinausgeht, ab Seite 46:

"Abbildung 9: Bildliche Darstellung der verschiedenen Kollisions-Penrose-Prozesse. Links: anfängliche Teilchen mit einlaufendem Radialimpuls (p$^r _1$ < 0 und p$^r_2$ <0). Teilchen 3 hat anfänglichen radialen Impuls, findet aber schließlich einen Wendepunkt und entweicht ins Unendliche. Die maximale Effizienz hierfür erwies sich als recht bescheiden η ∼ 1,5 $^{[168, 169, 170, 171]}$. Rechts: Anfangsteilchen mit p$^r_1$ > 0 und p$^r_2$ < 0. In diesem Fall muss Teilchen 1 p . haben$^r_1$ > 0 innerhalb der Ergosphäre. Für diesen Prozess kann die Effizienz für extremale BHs ungebunden werden $^{[172, 173]}$.

[168]T. Piran und J. Shaham, „Obere Grenzen für kollisionsbedingte Penrose-Prozesse in der Nähe von rotierenden Schwarzen-Loch-Horizonten“, Phys.Rev. D16 (1977) 1615-1635.

[169]T. Harada, H. Nemoto und U. Miyamoto, „Obere Grenzen der Teilchenemission von hochenergetischen Kollisionen und Reaktionen in der Nähe eines maximal rotierenden Kerr-Schwarzen Lochs“, Phys.Rev. D86 (2012) 024027, arXiv:1205.7088 [gr-qc].

[170]M. Bejger, T. Piran, M. Abramowicz und F. Hakanson, „Kollisionaler Penrose-Prozess nahe dem Horizont extremer Schwarzer Kerr-Löcher“, Phys.Rev.Lett. 109 (2012) 121101, arXiv:1205.4350 [astro-ph.HE].

[171]O. Zaslavskii, „Über die Energetik von Teilchenkollisionen in der Nähe von Schwarzen Löchern: BSW-Effekt versus Penrose-Prozess“, Phys.Rev. D86 (2012) 084030, arXiv:1205.4410 [gr-qc].

[172]J. D. Schnittman, „Eine überarbeitete Obergrenze für die Energieextraktion aus einem schwarzen Kerr-Loch“, arXiv:1410.6446 [astro-ph.HE].

[173]E. Berti, R. Brito und V. Cardoso, „Ultra-high-energe-debris from the Kollisional Penrose process“, arXiv:1410.8534 [gr-qc].

Es gibt eine Zusammenfassung auf Seite 170 (noch lange nicht am Ende des Papiers), die erklärt:

"In Gravitationstheorien ist Superstrahlung eng mit der Gezeitenbeschleunigung verbunden, sogar auf Newton-Ebene. Relativistische Gravitationstheorien sagen die Existenz von BHs voraus, Gravitationsvakuumlösungen, deren Ereignishorizont sich wie eine Einweg-Viskosemembran verhält. Dies ermöglicht Superstrahlung in BH-Raumzeiten , und Energie aus dem Vakuum auch auf klassischem Niveau zu extrahieren.Wenn semiklassische Effekte berücksichtigt werden, tritt Superstrahlung auch in statischen Konfigurationen auf, wie im Fall der Hawking-Strahlung von einem Schwarzschild-BH.

Die Effizienz der Superstrahlungsstreuung von GWs durch einen sich drehenden (Kerr) BH kann größer als 100 % sein und dieses Phänomen ist eng mit anderen wichtigen Mechanismen verbunden, die mit dem Drehen kompakter Objekte verbunden sind, wie dem Penrose-Prozess, der Instabilität der Ergoregion, dem Blandford-Znajek Effekt und die CFS-Instabilität. Rotations-Superstrahlung mag im Labor schwierig zu beobachten sein, aber ihr BH-Gegenstück ist mit einer Reihe interessanter Effekte und Instabilitäten verbunden, die bei der Beobachtung Spuren hinterlassen können. Wir haben eine einheitliche Behandlung von BH-Superstrahlungsphänomenen präsentiert, einschließlich geladener BHs, höherer Dimensionen, nicht asymptotisch flacher Raumzeiten, analoger Gravitationsmodelle und Theorien jenseits von GR.".


Entdeckung eines sterbenden supermassiven Schwarzen Lochs durch ein 3000 Jahre langes Lichtecho

Supermassive Schwarze Löcher (SMBH) besetzen das Zentrum von Galaxien mit Massen von einer Million bis 10 Milliarden Sonnenmassen. Einige SMBHs befinden sich in einer hellen Phase, die als aktive galaktische Kerne (AGN) bezeichnet wird.

AGNs werden irgendwann ausbrennen, da es eine maximale Massengrenze für SMBHs gibt, über die Wissenschaftler schon lange nachgedacht haben, wann das sein wird.

Kohei Ichikawa von der Universität Tohoku und seine Forschungsgruppe haben möglicherweise gegen Ende seiner Lebensdauer zufällig ein AGN entdeckt, nachdem sie ein AGN-Signal von der Galaxie Arp 187 empfangen hatten.

Durch die Beobachtung der Radiobilder in der Galaxie mit zwei Astronomie-Observatorien – dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) und dem Very Large Array (VLA) – fanden sie einen Jet-Lobe, ein Markenzeichen von AGN.

Sie bemerkten jedoch kein Signal vom Kern, was darauf hindeutet, dass die AGN-Aktivität bereits still sein könnte.

Bei einer weiteren Analyse der Multi-Wellenlängen-Daten stellten sie fest, dass alle kleinen AGN-Indikatoren stumm waren, während die großräumigen hell waren. Dies liegt daran, dass das AGN in den letzten 3.000 Jahren vor kurzem gelöscht wurde.

Sobald ein AGN abstirbt, werden kleinere AGN-Merkmale blass, da auch weitere Photonenvorräte abgeschaltet werden. Aber die großräumige ionisierte Gasregion ist immer noch sichtbar, da es etwa 3000 Jahre dauert, bis Photonen am Rand der Region ankommen. Die Beobachtung vergangener AGN-Aktivitäten wird als Lichtecho bezeichnet.

"Wir haben den NuSTAR-Röntgensatelliten der NASA verwendet, das beste Werkzeug, um die aktuelle AGN-Aktivität zu beobachten", sagte Ichikawa. "Es ermöglicht die Nichterkennung, sodass wir feststellen konnten, dass der Kern vollständig tot ist."

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Abschaltung von AGN innerhalb einer Zeitskala von 3000 Jahren stattfindet und der Kern in den letzten 3000 Jahren über 1000-mal schwächer wird.

Ichikawa, der ein Papier für das 238. Treffen der American Astronomical Society mitverfasst hat, sagt, dass sie in Zukunft weiterhin sterbende AGNs untersuchen werden. „Wir werden mit einer ähnlichen Methode wie diese Studie nach weiteren sterbenden AGN suchen. Wir werden auch die hochauflösenden Folgebeobachtungen erhalten, um die Gaszu- und -abflüsse zu untersuchen, die möglicherweise klären, wie die Abschaltung der AGN-Aktivität stattgefunden hat.


Astronomen sehen schwarzes Loch rot rasen

Heftige rote Blitze, die nur Bruchteile einer Sekunde andauern, wurden während eines der hellsten Ausbrüche Schwarzer Löcher der letzten Jahre beobachtet.

Im Juni 2015 erfuhr ein Schwarzes Loch namens V404 Cygni für etwa zwei Wochen eine dramatische Aufhellung, als es Material verschlang, das es von einem umkreisenden Begleitstern abgestreift hatte.

V404 Cygni, das etwa 7.800 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, war das erste definitive Schwarze Loch, das in unserer Galaxie identifiziert wurde und kann extrem hell erscheinen, wenn es aktiv Material verschlingt.

In einer neuen Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society, Ein internationales Astronomenteam unter der Leitung der University of Southampton berichtet, dass das Schwarze Loch blendend rote Blitze aussendete, die nur Bruchteile einer Sekunde andauerten, als es Material ausstieß, das es nicht schlucken konnte.

Die Astronomen assoziierten die rote Farbe mit sich schnell bewegenden Materiestrahlen, die aus der Nähe des Schwarzen Lochs ausgestoßen wurden. Diese Beobachtungen liefern neue Einblicke in die Entstehung solcher Jets und extreme Phänomene von Schwarzen Löchern.

Der Hauptautor der Studie, Dr. Poshak Gandhi, Associate Professor und STFC Ernest Rutherford Fellow in der Astronomy Group der University of Southampton, kommentiert: „Die sehr hohe Geschwindigkeit sagt uns, dass die Region, in der dieses rote Licht emittiert wird, sehr kompakt sein muss Hinweise auf Farbe, Geschwindigkeit und Stärke dieser Blitze, schließen wir, dass dieses Licht von der Basis des Schwarzen-Loch-Jets emittiert wird.Der Ursprung dieser Jets ist noch unbekannt, obwohl starke Magnetfelder vermutet werden, eine Rolle zu spielen .

„Außerdem wurde festgestellt, dass diese roten Blitze auf dem Höhepunkt der Fresswut des Schwarzen Lochs am stärksten waren. Wir spekulieren, dass das Schwarze Loch, wenn es von seinem umkreisenden Begleitstern schnell zwangsernährt wurde, heftig reagierte, indem es einen Teil des Materials ausspie als sich schnell bewegender Jet. Die Dauer dieser Blinkepisoden könnte mit dem erstmals im Detail zu sehenden Ein- und Ausschalten des Jets zusammenhängen.“

Aufgrund der unvorhersehbaren Natur und Seltenheit dieser hellen „Ausbrüche“ schwarzer Löcher haben Astronomen nur sehr wenig Zeit, um zu reagieren. Zum Beispiel brach V404 Cygni zuletzt 1989 aus. V404 Cygni war im Juni 2015 außergewöhnlich hell und bot eine ausgezeichnete Gelegenheit für solche Arbeiten. Tatsächlich war dies einer der hellsten Ausbrüche von Schwarzen Löchern der letzten Jahre. Aber die meisten Ausbrüche sind viel dunkler, was es schwierig macht, sie zu studieren.

Jeder Blitz war blendend intensiv, was der Leistung von etwa 1.000 Sonnen entsprach. Und einige der Blitze waren kürzer als 1/40 einer Sekunde – etwa zehnmal schneller als ein typischer Wimpernschlag. Für solche Beobachtungen ist eine neuartige Technologie erforderlich. Daher verwendeten Astronomen die schnelle bildgebende Kamera ULTRACAM, die am William Herschel-Teleskop auf La Palma auf den Kanarischen Inseln montiert ist.

Professor Vik Dhillon von der University of Sheffield und Mitbegründer von ULTRACAM sagte: „ULTRACAM ist einzigartig, da es mit sehr hoher Geschwindigkeit arbeiten kann und 'Filme' von astronomischen Zielen mit hoher Bildrate gleichzeitig in drei Farben aufnehmen kann erlaubte uns, die rote Farbe dieser Lichtblitze von V404 Cygni zu bestimmen."

Dr. Gandhi schloss: „Die Veranstaltung 2015 hat Astronomen stark motiviert, weltweite Bemühungen zur Beobachtung zukünftiger Ausbrüche zu koordinieren. Ihre kurze Dauer und ihre starken Emissionen über das gesamte elektromagnetische Spektrum erfordern eine enge Kommunikation, den Austausch von Daten und gemeinsame Anstrengungen unter Astronomen. Diese Beobachtungen kann eine echte Herausforderung sein, insbesondere wenn gleichzeitige Beobachtungen von bodengestützten Teleskopen und Weltraumsatelliten versucht werden."

Diese Forschung war eine Zusammenarbeit zwischen den Universitäten Southampton, Sheffield und Warwick, zusammen mit internationalen Partnern in Europa, den USA, Indien und den Vereinigten Arabischen Emiraten.

Die Forschung wurde unterstützt vom Science and Technology Facilities Council, den UK-India UKIERI-UGC Thematic Partnerships, der Royal Society, dem spanischen Ministerium für Wirtschaft und Wettbewerbsfähigkeit (MINECO), CONACyT (Mexiko) und dem spanischen Ministerio de Educacion, Cultura y Deporte, ein Marie Curie FP7-Reintegration-Stipendium und die University of Southampton.


Schwarzes Lochbild erklärt: Was ist ein Schwarzes Loch und wie haben Wissenschaftler das Foto aufgenommen?

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Schwarzes Loch: Astronomen veröffentlichen das erste Bild überhaupt

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Das unglaubliche Schwarze Loch „Feuer&rdquo wurde in 55 Millionen Lichtjahren Entfernung von der Erde in der Galaxie Messier 87 fotografiert. Astronomen auf der Erde haben acht leistungsstarke Radioteleskope verbunden, um den Schatten des Schwarzen Lochs aufzunehmen, der von den glühenden Gaswolken geworfen wird um es herum. Der monumentale Durchbruch wurde am Mittwoch, den 10. April, in sechs wissenschaftlichen Artikeln in der Zeitschrift The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht. Das Bild des Schwarzen Lochs ist eine bemerkenswerte Errungenschaft, weil es keine Computersimulation ist, sondern das einzig Wahre.

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Sheperd S. Doeleman, Leiter des Projekts Event Horizon Telescope (EHT), sagte: &bdquoWir haben das erste Bild eines Schwarzen Lochs gemacht.

&bdquoDies ist eine außergewöhnliche wissenschaftliche Leistung, die von einem Team von mehr als 200 Forschern vollbracht wurde.&rdquo

Michael Kramer, Direktor am Max-Planck-Institut für Radioastronomie, rühmte sich, dass das Bild einen wichtigen abweichenden Moment in der Geschichte markiert.

Er sagte: &bdquoDie Geschichte der Wissenschaft wird in die Zeit vor dem Bild und die Zeit nach dem Bild unterteilt.&rdquo

EHT-Astronomen enthüllten diese Woche das Bild des Schwarzen Lochs, nachdem sie zwei Jahre lang acht Radioteleskop-Observatorien rund um den Globus zu einem leistungsstarken Instrument verbunden hatten.

Professor Derek Ward-Thompson, University of Central Lancashire, sagte: &bdquoDies ist ein wirklich bemerkenswertes Ergebnis. Ein Bild von einem Schwarzen Loch zu erhalten ist nicht so einfach wie ein Foto mit einer gewöhnlichen Kamera zu machen.

Schwarzes Lochbild: Dies ist das weltweit erste Bild eines Schwarzen Lochs (Bild: EHT COLLABORATION)

&bdquoDie Kraft, die durch die Verbindung all dieser Teleskope auf der ganzen Welt entsteht, ist jedoch immens.

&bdquoEs&rsquo entspricht der Fähigkeit, ein Objekt auf der Mondoberfläche zu sehen, das nur wenige Zentimeter groß ist.

&ldquoBisher war dies die Domäne von Science-Fiction und künstlerischen Eindrücken.

&bdquoEs ist ein unglaubliches Gefühl, Teil des ersten Teams zu sein, das sich ein Schwarzes Loch vorstellt.

&bdquoDieser Erfolg steht ganz oben mit jeder anderen Leistung in der Astronomie.&rdquo

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Seit der Entdeckung haben Astronomen des James Clerk Maxwell Telescope auf Mauna, Hawaii, das Schwarze Loch Powehi genannt.

Der hawaiianische Name bedeutet, wenn er übersetzt wird, die geschmückte, unergründliche dunkle Schöpfung oder die verzierte dunkle Quelle der unendlichen Schöpfung.

Der erschreckende Name wurde von Professor Larry Kimura von der University of Hawaii-Hilo vorgeschlagen.

Der Sprachprofessor sagte in einer Pressemitteilung: &bdquoDas Privileg zu haben, der allerersten wissenschaftlichen Bestätigung eines Schwarzen Lochs einen hawaiianischen Namen zu geben, ist für mich und meine hawaiianische Abstammungslinie, die von po stammt, sehr bedeutungsvoll, und ich hoffe, wir können weitermachen Benennung zukünftiger schwarzer Löcher aus der hawaiianischen Astronomie nach dem Kumulipo.&rdquo

Schwarzes Loch: Künstlerische Darstellung eines sich schnell drehenden Schwarzen Lochs und einer Scheibe (Bild: ESO)

Was ist ein Schwarzes Loch?

Schwarze Löcher sind mächtige Gravitationsquellen, die es schon kurz nach dem Urknall gibt oder die entstehen, wenn Sterne in sich zusammenfallen.

Wir haben das erste Bild eines Schwarzen Lochs gemacht

Sheperd S. Doeleman, Event Horizon Telescope

Schwarze Löcher sind unglaublich schwer zu begreifen, weil sie den Zeit-Raum um sie herum verzerren, anders als alles andere im Universum.

Im Zentrum jedes Schwarzen Lochs befindet sich eine Singularität oder ein Punkt, an dem die Dichte des Schwarzen Lochs unendlich auf einen unendlich kleinen Raum gequetscht wird.

Um ein Schwarzes Loch herum befindet sich auch der sogenannte Ereignishorizont, ein Punkt, an dem es kein Zurück mehr gibt, an dem es unmöglich ist, der Schwerkraft eines Schwarzen Lochs zu entkommen.

Schwarze Löcher: Astronomen nehmen erstes Bild des Phänomens auf

Wie hat das Event Horizon Telescope das Bild des Schwarzen Lochs aufgenommen?

Schwarze Löcher sind außergewöhnlich, aber es ist unmöglich, sie direkt zu betrachten und zu fotografieren.

Stattdessen betrachteten die EHT-Astronomen den angesammelten Ring aus hellem Material um das Schwarze Loch, um den "Schatten des Schwarzen Lochs" einzufangen.

Heino Falcke von der Radboud University und dem EHT-Wissenschaftsrat sagte: &bdquoWenn wir in eine helle Region eingetaucht sind, wie eine Scheibe aus glühendem Gas, erwarten wir, dass ein Schwarzes Loch eine dunkle Region ähnlich einem Schatten erzeugt &mdash etwas, das von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt wurde, das wir nie zuvor haben“ zuvor gesehen.

&ldquoDieser Schatten, der durch die gravitative Biegung und das Einfangen von Licht durch den Ereignishorizont verursacht wird, verrät viel über die Natur dieser faszinierenden Objekte und ermöglichte uns, die enorme Masse des Schwarzen Lochs M87 zu messen.&ldquo

Bild vom Schwarzen Loch: Ein unglaubliches Bild der Galaxie Messier 87 (Bild: ESO)

Paul TP Ho, ein EHT-Vorstandsmitglied, sagte: &ldquoSobald wir sicher waren, dass wir den Schatten abgebildet hatten, konnten wir unsere Beobachtungen mit umfangreichen Computermodellen vergleichen, die die Physik des verzerrten Raums, überhitzter Materie und starker Magnetfelder umfassen.

„Viele der Merkmale des beobachteten Bildes stimmen überraschend gut mit unserem theoretischen Verständnis überein.

&bdquoDies macht uns zuversichtlich, was die Interpretation unserer Beobachtungen anbelangt, einschließlich unserer Schätzung der Masse des Schwarzen Lochs.&rdquo

Und Professor Ward-Thompson fügte hinzu: &bdquoBis jetzt war dies die Domäne von Science-Fiction und künstlerischen Eindrücken.

„Ein Teil des ersten Teams zu sein, das ein Schwarzes Loch abbildet, ist ein unglaubliches Gefühl. Diese Leistung steht ganz oben mit jeder anderen Leistung in der Astronomie.&rdquo


Warum gibt es auf diesem Foto des Schwarzen Lochs ungleichmäßige helle Bereiche? - Astronomie

Ich habe überdurchschnittliche Kenntnisse in Physik, Astronomie und Naturwissenschaften im Allgemeinen, die ich in der Vergangenheit zu meinen Hobbys gemacht habe. Als mein Kollege mir diese Frage stellte, ergab es jedoch keinen Sinn, also sagte ich ihm zuerst, dass er sich geirrt hatte.

Wenn Sie sich jedoch ein Foto von einem von Menschenhand geschaffenen Objekt (wie Satelliten, Stationen, Shuttle usw.) ansehen, das von Astronauten im Weltraum aufgenommen wurde, ist das Vordergrundobjekt zwar scharf, der Hintergrund jedoch frei von Licht (einschließlich Nadelstichen). überhaupt. Ich dachte mir, selbst wenn die Sterne unscharf wären, sollte etwas Licht von den schwarzen "Raum"-Bereichen auf dem Foto registriert werden.

Warum ist das? Wenn ich mich jetzt auch irre, können Sie mir bitte ein nicht bearbeitetes Bild zeigen, das im Weltraum ohne Teleskopobjektiv aufgenommen wurde und Sterne und das Vordergrundobjekt zeigt?

Die Bilder von menschengemachten Objekten im Weltraum, von denen Sie alle sprechen, haben einen fatalen Fehler: Ihnen fehlt das, was Astronomen "Integrationszeit" nennen. Selbst im Weltraum sind Sterne sehr schwach. Wenn Sie eine Kamera verwenden, um ein Objekt im Weltraum zu fotografieren, müssen Sie es mit einer Art Blitz beleuchten (genau wie auf der Erde). Der Blitz ist so hell, dass die Belichtungszeit des Kamerafilms wie auf der Erde nur Bruchteile einer Sekunde beträgt. Diese kurze Zeit ist mehr als ausreichend, um ein Bild von dem von Menschenhand geschaffenen Objekt zu erhalten, das Ihr Blitz beleuchtet, aber viel zu kurz, um die Sterne einzufangen. Der grundlegende Unterschied zwischen den Bildern der Sterne selbst, die von Teleskopen aufgenommen werden, und den Bildern von Dingen im Weltraum mit Sternen im Hintergrund, ist die Belichtungszeit oder Integrationszeit: Tatsächlich tun Astronomen alles, um die Bilder, die sie erhalten, nicht zu "bearbeiten". da dies genau die Wissenschaft verbergen könnte, die sie erreichen wollen.

Ich wette, Sie können selbst sehen, wie das funktioniert. Wenn Sie das nächste Mal mit Freunden in einer klaren Nacht unterwegs sind, machen Sie ein Foto von ihnen mit einem Sternenhimmel im Hintergrund. Achten Sie beim Entwickeln der Bilder genau auf die Sterne, von denen Sie wissen, dass sie dort waren, als Sie das Bild aufgenommen haben. Genau wie im Weltraum verdunkelt ein Blitz auf der Erde, mit dem Sie Ihre Freunde fotografieren können, die Sterne (der Effekt sollte auf der Erde aufgrund unserer lichtstreuenden Atmosphäre ausgeprägter sein als im Weltraum). Um den Himmel von der Erde aus zu fotografieren, braucht man wie im Weltraum eine Langzeitbelichtungskamera.

Seite zuletzt aktualisiert am 22. Juni 2015.

Über den Autor

Kristine Spekkens

Kristine untersucht die Dynamik von Galaxien und was sie uns über die Dunkle Materie im Universum lehren können. Sie promovierte im August 2005 an Cornell, war von 2005 bis 2008 Jansky-Postdoktorandin an der Rutgers University und ist heute Fakultätsmitglied am Royal Military College of Canada und an der Queen's University.


Größte Explosion eines Schwarzen Lochs entdeckt: Stärkster Quasarausfluss, der jemals gefunden wurde

Astronomers using ESO's Very Large Telescope (VLT) have discovered a quasar with the most energetic outflow ever seen, at least five times more powerful than any that have been observed to date. Quasars are extremely bright galactic centres powered by supermassive black holes. Many blast huge amounts of material out into their host galaxies, and these outflows play a key role in the evolution of galaxies. But, until now, observed quasar outflows weren't as powerful as predicted by theorists.

Quasars are the intensely luminous centres of distant galaxies that are powered by huge black holes. This new study has looked at one of these energetic objects -- known as SDSS J1106+1939 -- in great detail, using the X-shooter instrument on ESO's VLT at the Paranal Observatory in Chile [1]. Although black holes are noted for pulling material in, most quasars also accelerate some of the material around them and eject it at high speed.

"We have discovered the most energetic quasar outflow known to date. The rate that energy is carried away by this huge mass of material ejected at high speed from SDSS J1106+1939 is at least equivalent to two million million times the power output of the Sun. This is about 100 times higher than the total power output of the Milky Way galaxy -- it's a real monster of an outflow," says team leader Nahum Arav (Virginia Tech, USA). "This is the first time that a quasar outflow has been measured to have the sort of very high energies that are predicted by theory."

Many theoretical simulations suggest that the impact of these outflows on the galaxies around them may resolve several enigmas in modern cosmology, including how the mass of a galaxy is linked to its central black hole mass, and why there are so few large galaxies in the Universe. However, whether or not quasars were capable of producing outflows powerful enough to produce these phenomena has remained unclear until now [2].

The newly discovered outflow lies about a thousand light-years away from the supermassive black hole at the heart of the quasar SDSS J1106+1939. This outflow is at least five times more powerful than the previous record holder [3]. The team's analysis shows that a mass of approximately 400 times that of the Sun is streaming away from this quasar per year, moving at a speed of 8000 kilometres per second.

"We couldn't have got the high-quality data to make this discovery without the VLT's X-shooter spectrograph," says Benoit Borguet (Virginia Tech, USA), lead author of the new paper. "We were able to explore the region around the quasar in great detail for the first time."

As well as SDSS J1106+1939, the team also observed one other quasar and found that both of these objects have powerful outflows. As these are typical examples of a common, but previously little studied, type of quasars [4], these results should be widely applicable to luminous quasars across the Universe. Borguet and colleagues are currently exploring a dozen more similar quasars to see if this is the case.

"I've been looking for something like this for a decade," says Nahum Arav, "so it's thrilling to finally find one of the monster outflows that have been predicted!"

[1] The team observed SDSS J1106+1939 and J1512+1119 in April 2011 and March 2012 using the X-shooter spectrograph instrument attached to ESO's VLT. By splitting the light up into its component colours and studying in detail the resultant spectrum the astronomers could deduce the velocity and other properties of the material close to the quasar.

[2] The powerful outflow observed in SDSS J1106+1939 carries enough kinetic energy to play a major role in active galaxy feedback processes, which typically require a mechanical power input of roughly 5% of the luminosity of the quasar. The rate at which kinetic energy is being transferred by the outflow is described as its kinetic luminosity.

[3] SDSS J1106+1939 has an outflow with a kinetic luminosity of at least 1046 ergs s&minus1. The distances of the outflows from the central quasar (300-8000 light-years) was greater than expected suggesting that we observe the outflows far from the region in which we assume them to initially accelerated (0.03-0.4 light-years).


Nasa reveals why monster black hole at centre of Milky Way isn’t ‘feeding’ on everything around it

The galaxy we call home has a gigantic ‘supermassive’ black hole at its centre which has so far failed to swallow up Earth and all its beautiful residents.

Now Nasa thinks it knows why the dark behemoth is relatively quiet compared to its greedy cousins in other galaxies.

The hole is called Sagittarius A* and is lurking about 25,640 light years away from Earth – which is great because this means it’s more or less certain to never eat our planet.

New research from Nasa has explained why the cosmic colossus does not appear to be as ravenous as more ‘active’ black holes, which feast on anything nearby and then emit huge burps of high energy radiation.

Astronomers used the Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) to examine the magnetic fields around Sagittarius A*.

They found that the field ‘channels’ the gas surrounding the hole into orbit around it.

If magnetic forces steered the gas into the monster, it would become ‘active’.

‘The spiral shape of the magnetic field channels the gas into an orbit around the black hole,’ said Darren Dowell, a scientist at NASA’s Jet Propulsion Laboratory.

‘This could explain why our black hole is quiet while others are active.’

Scientists recently discovered that the supermassive monster blasting a beam of radio waves directly at our planet.

But don’t worry, because although scientists really have spotted this ‘jet’ emanating from the behemoth, it doesn’t mean we’re about to get blasted into oblivion due to the gigantic distance between Earth and Sagittarius A*.

It’s surrounded by a foggy cloud of hot gas, meaning we can’t just snap pictures of it using traditional telescopes.

And it’s so far away that looking at it is like trying to spot a tennis ball on the moon from down here on Earth.

Now scientists from Radboud University in The Netherlands have used a technique called Very Long Baseline Interferometry which combines several different telescopes on Earth to form one massive ‘virtual telescope’.

They found that a beam of radio waves is blasting towards Earth, which sounds ominous but probably just means the black hole is lying on its side.

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It may also mean the radio waves are being produced inside a cloud of gas that’s being sucked into the hole, although this would be highly unusual.

‘This may indicate that the radio emission is produced in a disk of infalling gas rather than by a radio jet,” explained PhD student Sara Issaoun.

‘However, that would make Sgr A* an exception compared to other radio emitting black holes. The alternative could be that the radio jet is pointing almost at us.’


The only black hole we’ve ever seen has a shadow that wobbles

A simulation of the accretion disk of the M87* supermassive black hole. EHT / Hotaka Shiokawa

Over a year ago, scientists unleashed something incredible on the world: the first photo of a black hole ever taken. By putting together radio astronomy observations made with dishes across four continents, the collaboration known as the Event Horizon Telescope managed to peer 53 million light-years away and look at a supermassive black hole, which is 6.5 million times the mass of the sun and sits at the center of the galaxy Messier 87 (M87). The fiery historic image showed off a bright crescent of ultra-hot gas and debris orbiting the black hole’s event horizon, the pitch-black central point-of-no-return that traps anything that goes over, even light.

The EHT team had just made one of the most impressive achievements in the history of astronomy, but this was only the beginning. On Wednesday, members of the EHT collaboration published new findings in the Astrophysical Journal about M87’s supermassive black hole (known as M87*), revealing two new major insights.

First, the shadow diameter of the event horizon doesn’t change over time, which is exactly what Einstein’s theory of general relativity predicts for a supermassive black hole of M87*’s size. However, the second insight is that the bright crescent adorning this shadow is far from stable: it wobbles. There’s so much turbulent matter surrounding M87* that it makes sense the crescent would bug out and get fidgety. But the fact that we can watch it over time means we now have an established method for studying the physics of one of the most extreme kinds of environment in the entire universe.

“We want to understand physics in the extreme conditions in the vicinity of a black hole and learn about how the black hole interacts with the matter in its immediate environment,” says Maciek Wielgus, an astronomer with the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and the lead author of the new study. “Studying the dynamics of the crescent-like appearance of a black hole is a way to probe this fascinating environment.”

Before the EHT, scientists didn’t have the sensitive tools needed to study the structural changes a black hole goes through. “It was like watching a movie with a 1-pixel resolution,” says Wielgus. “You see that the brightness is changing in time—clearly something is going on there—but good luck figuring out what the movie is about.”

The new findings don’t make new observations of M87*, but rather characterize the shadow crescent through a new analysis of data collected from 2009 to 2013 during the EHT’s early days, combined with the 2017 data set that led to the image of the black hole in the first place. The older data was less detailed because of software constraints and more limited hardware, but it spanned a longer period of time. Meanwhile, the newer data set consisted of just four observations of M87* over one week, but it was much richer and more nuanced. Wielgus and his team were able to use details from the new data to fill in gaps in the old, as you might add a new corrective filter to an old photo to make it sharper. Bam—they had a high-quality time-lapse of M87*, over time scales stretching for several weeks.

The EHT is still processing the 2018 observations and plans to run new observations of M87 next year, using 10 telescopes in total. Those observations, which will involve a deeper study of the crescent, could reveal new insights into the spin of a black hole, the strength of its magnetic field, and the plasma microphysics of the surrounding matter. In turn, researchers hope those insights can be part of a bigger body of work that solves the mystery behind some of the wildest phenomena involved in supermassive black holes, like what drives the ejection of highly ionized matter from their center.


Milky Way’s black hole appears to be getting hungrier

Artist’s concept of an object called S0-2 orbiting our Milky Way’s supermassive black hole. Astronomers tracked this object for years, hoping to catch it falling over the hole’s event horizon. It did not fall in, but its close approach in 2018 might be one reason for the black hole’s growing appetite now. Image via Nicolle Fuller/National Science Foundation.

UCLA astronomers announced on September 11, 2019, that, last May, they caught the supermassive black hole at the center of our Milky Way galaxy having an unusually large meal of interstellar gas and dust. They caught the feast on May 13 (although of course it happened some 25,000 years ago earlier, since the center of the galaxy is about 25,000 light-years away). What they saw was this. The black hole – called Sagittarius A*, pronounced Sagittarius A-star – became extremely bright in May 2019, growing 75 times as bright for a few hours. Yet, as of now, the researchers don’t yet understand why. Why did the area just outside the black hole’s event horizon – its point of no return – suddenly become brighter? What did it ingest, and why at that time?

Astronomer Tuan Do is lead author of new research describing this event, published September 11 in Astrophysical Journal Letters. He also produced the timelapse in the tweet below, which depicts the brightness changes at Sgr A*. Andrea Ghez, of the UCLA Galactic Center Group, is co-senior author on the new paper. She said:

We have never seen anything like this in the 24 years we have studied the supermassive black hole. It’s usually a pretty quiet, wimpy black hole on a diet. We don’t know what is driving this big feast.

In a statement, the researchers also said they:

… analyzed more than 13,000 observations of the black hole from 133 nights since 2003. The images were gathered by the W. M. Keck Observatory in Hawaii and the European Southern Observatory’s Very Large Telescope in Chile. The team found that on May 13, the area just outside the black hole’s ‘point of no return’ (so called because once matter enters, it can never escape) was twice as bright as the next-brightest observation.

They observed large changes on two other nights this year all three of those changes were ‘unprecedented,’ Ghez said.

They said the brightness surrounding the black hole always varies somewhat, but the extreme variations in brightness observed this year left them “stunned.”

In an absolute sense, the increased brightness on a few nights in 2019 can be explained by radiation from gas and dust falling into the black hole. One hypothesis about the increased activity is that when a star called S0-2 made its closest approach to the black hole during the summer 2018, it launched a large quantity of gas that reached the black hole this year. Tuan Do, the study’s lead author, said:

The first image I saw that night, the black hole was so bright I initially mistook it for the star S0-2, because I had never seen Sagittarius A* that bright. But it quickly became clear the source had to be the black hole, which was really exciting.

Another possibility involves a bizarre object known as G2, which is most likely a pair of binary stars, which made its closest approach to the black hole in 2014. It’s possible the black hole could have stripped off the outer layer of G2, Ghez said, which could help explain the increased brightness just outside the black hole.

Morris said another possibility is that the brightening corresponds to the demise of large asteroids that have been drawn in to the black hole.

Here's a timelapse of images over 2.5 hr from May from @keckobservatory of the supermassive black hole Sgr A*. The black hole is always variable, but this was the brightest we’ve seen in the infrared so far. It was probably even brighter before we started observing that night! pic.twitter.com/MwXioZ7twV

– Tuan Do (@quantumpenguin) August 11, 2019

The question for astronomers is, what does this activity mean? Is it simply an extraordinary singular event, or is it a precursor to significantly increased activity for Sgr A*? Mark Morris, UCLA professor of physics and astronomy, is another author on the paper. Er sagte:

The big question is whether the black hole is entering a new phase – for example if the spigot has been turned up and the rate of gas falling down the black hole ‘drain’ has increased for an extended period – or whether we have just seen the fireworks from a few unusual blobs of gas falling in.

The team has continued to observe the area. They say they’ll try to settle the question based on what they see from new images. Ghez said:

We want to know how black holes grow and affect the evolution of galaxies and the universe. We want to know why the supermassive hole gets brighter and how it gets brighter.

By the way, these astronomers commented:

The black hole is some 26,000 light-years away and poses no danger to our planet. Do said the radiation would have to be 10 billion times as bright as what the astronomers detected to affect life on Earth.

Astrophysical Journal Letters also published a second article by the researchers, describing speckle holography, the technique that enabled them to extract and use very faint information from 24 years of data they recorded from near the black hole.

Ghez’s research team reported July 25 in the journal Science the most comprehensive test of Einstein’s iconic general theory of relativity near the black hole. Their conclusion that Einstein’s theory passed the test and is correct, at least for now, was based on their study of S0-2 as it made a complete orbit around the black hole.

… studies more than 3,000 stars that orbit the supermassive black hole. Since 2004, the scientists have used a powerful technology that Ghez helped pioneer, called adaptive optics, which corrects the distorting effects of the Earth’s atmosphere in real time. But speckle holography enabled the researchers to improve the data from the decade before adaptive optics came into play. Reanalyzing data from those years helped the team conclude that they had not seen that level of brightness near the black hole in 24 years.

It was like doing LASIK surgery on our early images. We collected the data to answer one question and serendipitously unveiled other exciting scientific discoveries that we didn’t anticipate.

Bottom line: UCLA astronomers announced on September 11, 2019, that – in May – they caught the supermassive black hole at the center of our Milky Way galaxy having an unusually large meal of interstellar gas and dust. Why did the area just outside the black hole’s event horizon – its point of no return – suddenly become dramatically brighter? What did it ingest, and why at that time?


Supermassive black hole nearest Earth is becoming mysteriously, intensely bright, astronomers say

The huge black hole at the heart of our galaxy has turned unusually bright – and scientists have no explanation for the dramatic behaviour.

It has started eating far more interstellar gas and dust than it has ever been seen doing before, researchers said. When they first spotted it, they thought they had accidentally looked a star – but further research has shown that the black hole is in fact showing behaviour that astronomers had never expected.

“We have never seen anything like this in the 24 years we have studied the supermassive black hole,” said Andrea Ghez, UCLA professor of physics and astronomy and a co-senior author of the research. “It’s usually a pretty quiet, wimpy black hole on a diet.

"We don’t know what is driving this big feast.”

Scientists looked through observations taken since 2003, from observatories in Hawaii and Chile. They noticed that on 13 May, the back hole was lit up twice as bright as had ever been before – and it continued to turn incredibly bright on two other nights this year.

Best Nasa pictures of the month - August 2019

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The changes are "unprecedented", scientists say, and it is not clear why they are happening.

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The kind of brightness spotted by researchers usually comes from radiation thrown out as gas and dust is eaten up by the black hole. As such, it could be just the beginning in a major change in the activity of the black hole.

“The big question is whether the black hole is entering a new phase — for example if the spigot has been turned up and the rate of gas falling down the black hole ‘drain’ has increased for an extended period — or whether we have just seen the fireworks from a few unusual blobs of gas falling in,” said Mark Morris, UCLA professor of physics and astronomy and the author of a paper describing the discovery..

Scientists will now keep looking at the area and hope that new images can help resolve that question. That could in turn help us understand how black holes grow and the kinds of effects they have on the galaxy and the larger universe.

The brightening could have come from the fact that a star was seen going very close to the black hole in summer last year, or that another mysterious object known as G2 had its outer layer ripped off when it passed by in 2014. It might also be the result of big asteroids passing near the black hole, scientists said.

The black hole poses no danger to life on Earth. It is 26,000 light years away, and the radiation coming out of it would need to be 10 billion times brighter to have any effect here.


“Awakened” –Unknown Objects Detected Orbiting Milky Way’s Central Black Hole

Up until this May, 2019, Sagittarius A* (Sgr A*), the Milky Way’s central supermasive black hole appeared like a massive, dormant volcano, a sleeping monster, a slumbering region of spacetime where gravity is so strong that “what goes into them does not come out.”

On that beautiful May evening at Hawaii’s Keck Observatory set atop Mauna Kea, UCLA astrophysicist Tuan Do tweeted time lapse of images over 2.5 hours from May from @keckobservatory of the supermassive black hole Sgr A*. “The black hole is always variable,” Ko observes, “but this was the brightest we’ve seen in the infrared so far. It was probably even brighter before we started observing that night!”

“The black hole was so bright I at first mistook it for the star S0-2, because I had never seen Sgr A* that bright,” Do said in an interview with ScienceAlert “Over the next few frames, though, it was clear the source was variable and had to be the black hole. I knew almost right away there was probably something interesting going on with the black hole.”

It appears that something disrupted Sgr*A’s slumber. Conjectures for its recent flaring range from data errors to SO-2, one of two stars that approach very closely to Sgr. A* in an elliptical orbit. Every 16 years, it’s at its closest. In the middle of 2018 was its last closest approach, when it was only 17 light-hours away from the black hole. Another strong possibility is the massive gas cloud known as G2 that might be drawn into Sgr. A*’s accretion disk causing it to flare brightly as it was heated, triggering a chain of events that caused or contributed to the May 2019 flaring.

“We have wondered why the Milky Way’s black hole appears to be a slumbering giant,” observed Tatsuya Inui of Kyoto University in Japan. “But now we realize that the black hole was far more active in the past. Perhaps it’s just resting after a major outburst.” Tatsuya Inui is part of a team that used results from Japan’s Suzaku and ASCA X-ray satellites, NASA’s Chandra X-ray Observatory, and the European Space Agency’s XMM-Newton X-ray Observatory, to determine the history of our black hole.

It turns out that, approximately 300 years ago, Sagittarius A* let loose, expelling a massive energy flare. Data taken from 1994 to 2005 revealed that clouds of gas near the central black hole, known as Sagittarius B2, brightened and faded quickly in X-ray light. The X-rays were emanating from just outside the black hole, created by the buildup of matter piling up outside the black hole, which subsequently heats up and expels X-rays.

These pulses of X-ray take 300 years to traverse the distance between Sagittarius A* and Sagittarius B2, so that when we witness something happening in the cloud, it is responding to something that happened 300 years ago. Amazingly for us, in a rare occurrence of perfect cosmic timing, a region in Sagittarius B2, only 10 light-years across varied dramatically in brightness. “By observing how this cloud lit up and faded over 10 years, we could trace back the black hole’s activity 300 years ago,” says team member Katsuji Koyama of Kyoto University.

It appears that the cosmos is setting the stage is being set for the first ever image of SgrA* by the Event Horizon Telescope (EHT). When it’s completed, the image is sure to equal the famous “Earthrise” photo taken by Apollo 8 astronaut Bill Anders in December 1968. The obvious target for the Event Horizon Telescope, the team hopes to get imagery of our supermassive black hole soon, said Shep Doeleman, an astronomer at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and director of the Event Horizon Telescope that created the first-ever image of the gargantuan black hole 55 million light-years from Earth in neighboring galaxy M87.

Data from the EHT as opened a window on the inner workings of how material spirals towards black holes, finally disappearing across their event horizons, and growing into what physicist Avery Broderick of the Perimeter Institute calls “monsters lurking in the night.”

Taking images of the accretion disk around Sagittarius A*, which has an event horizon that is smaller than the orbit of Mercury, is a feat akin to trying to image a grapefruit on the moon. But the EHT array should be able to accomplish that. “There are now enough telescopes in the array, in principle, to make images in the next couple of years,” Broderick adds.

Those images will enable astrophysicists to transform our understanding of how black holes grow, how they interact with their surroundings, and even the nature of gravity. By studying the details of the cosmic “traffic jam” caused by gas as it rushes headlong towards the black hole, researchers will be able to check if Albert Einstein’s theory of general relativity, one of the pillars of modern physics, holds up in the extreme gravity conditions around black holes.

What we’ll see when the EHT actually sees Sagittarius A* is an area slightly outside the event horizon itself — a region defined by the location closest to the black hole where a beam of light could orbit on a circle, known as the “last photon orbit.” Were you to float there, says astrophysicist Janna Levin, professor of physics and astronomy at Barnard College of Columbia University and author of Black Hole Blues, “you could see light reflected off the back of your head after completing a round trip. Or, if you turned around quickly enough, you might see your own face. Closer than that, all the light falls in.”

On May 5, 2019 The Galaxy reported that unknown objects were detected orbing Sgr*A: “They have clearly seen something moving. What it is, is not exactly clear.”” said Doeleman.

More than 50 years ago, scientists saw that there was something very bright at the center of our galaxy, says Paul McNamara, an astrophysicist at the European Space Agency. It has a gravitational pull strong enough to make stars orbit around it very quickly—as fast as 20 years, compared to our Solar System’s journey, which takes about 230 million years to circle the center of the Milky Way.

That “very bright something” was Sgr A*. Last October, 2018, before the release of the first image of the M87 black hole from the Event Horizon Telescope (EHT), astronomers announced that they found something orbiting the innermost possible orbit of the supermassive black hole. Their measurements suggest that these “hotspots” — perhaps made of blobs of plasma — are spinning not far from the innermost orbit allowed by the laws of physics.

The newly detected hotspots, reports Joshua Sokol in Quanta, “afford astronomers their closest look yet at the funhouse-mirrored space-time that surrounds a black hole. And in time, additional observations will indicate whether those known laws of physics truly describe what’s going on at the edge of where space-time breaks down.”

“It’s mind-boggling to actually witness material orbiting a massive black hole at 30% of the speed of light,” marveled Oliver Pfuhl, a scientist at the Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics

For astrophysicists, this glimpse at plasma is interesting in and of itself. “We have a totally new environment, which is totally unknown,” said Nico Hamaus, a cosmologist at Ludwig Maximilian University in Munich, who also developed the early hot spot theory.

While some matter in the accretion disc — the belt of gas orbiting Sagittarius A* at relativistic speeds — can orbit the black hole safely, anything that gets too close is doomed to be pulled beyond the event horizon. The closest point to a black hole that material can orbit without being irresistibly drawn inwards by the immense mass is known as the innermost stable orbit, and it is from here that the observed flares originate.

Relativistic speeds are those which are so great that the effects of Einstein’s Theory of Relativity become significant. In the case of the accretion disc around Sagittarius A*, the gas is moving at roughly 30% of the speed of light.

“We were closely monitoring S2, and of course we always keep an eye on Sagittarius A*,” explained Pfuhl. “During our observations, we were lucky enough to notice three bright flares from around the black hole — it was a lucky coincidence!”

Reinhard Genzel, of the Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE), who led the study, explained: “This always was one of our dream projects but we did not dare to hope that it would become possible so soon.” Referring to the long-standing assumption that Sagittarius A* is a supermassive black hole, Genzel concluded that “the result is a resounding confirmation of the massive black hole paradigm.”

The Daily Galaxy, Max Goldberg, via Perimeter Institute for Theoretical Physics, ESO and Quanta


Schau das Video: Černá díra (Juni 2022).


Bemerkungen:

  1. Maugar

    Lassen Sie sich nicht in diesem Bericht betrogen.

  2. Zutaur

    Ich entschuldige mich für die Einmischung ... Ich verstehe dieses Problem. Ich lade Sie zu einer Diskussion ein.

  3. Orwald

    alte Fotos

  4. Muk

    Sein Satz ist brillant

  5. Sahn

    Die Idee ist gut, Sie stimmen zu.



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