NASA zeigt riesige Ringe um ein Schwarzes Loch

Mithilfe des Chandra-Röntgenobservatoriums und des Neil-Gehrels-Swift-Observatoriums hat die NASA mehrere Ringe um eine Schwarzes Loch aufgezeichnet. Das Schwarze Loch ist Teil eines Binärsystems namens V404 Cygni, das etwa 7.800 Lichtjahre entfernt ist. Diese Röntgenbilder geben nun neue Hinweise über den Staub, der in unserer Galaxie vorzufinden ist.

Das Schwarze Loch verschlingt Material von einem relativ nahen Begleitstern, der etwa die Hälfte der Sonnenmasse misst. Das Material sammelt sich um die Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch an und sendet Röntgenstrahlen aus. Diese Systeme werden in der Wissenschaft auch als „Röntgen-Doppelsterne“ bezeichnet.

Lichtechos schon vor 6 Jahren entdeckt

Hochenergetische Ringe, auch "Lichtechos" genannt, wurden bereits 2015 um V404 Cygni entdeckt. Nun wurden die Chandra-Daten mit optischen Daten des Pan-STARRS-Teleskops auf Hawaii, der die Sterne zeigt, kombiniert. Zu sehen sind 8 separate Ringe. In der Illustration sind der Vereinfachung halber allerdings nur 4 Ringe zu sehen.

Das Schwarze Loch ist von Staubwolken umgeben. Der Staub besteht aus winzigen, festen Partikeln und ähnelt weniger dem Staub, den wir auf der Erde kennen, sondern vielmehr Rauch. Die Ausbrüche der Röntgenstrahlung werden davon reflektiert und erscheinen in den Beobachtungen als Ringe rund um das Schwarze Loch.

Je größer der Durchmessers des Rings, desto näher ist die Staubwolke an der Erde. Die Röntgensignale erscheinen als dünne Ringe anstatt als ein Glühen oder Leuchten, weil die Röntgenpulse nur sehr kurz dauern.

Dichte der Staubwolken ist ungleichmäßig

Für die Studie wurden unter der Leitung von Sebastian Heinz von der University of Wisconsin 50 Swift- und Chandra-Beobachtungen zwischen Juni und August 2015 analysiert. Die Ringe geben nicht nur Hinweise über das Verhalten des Schwarzen Lochs, sondern auch über die "Landschaft" zwischen V404 Cygni und der Erde. Der Durchmesser der Ringe liefert zudem Informationen zu den Abständen zwischen den Staubwolken. 

Auch zu den Eigenschaften der Staubwolken selbst können die Ringe Daten liefern. Dazu haben die Forscher*innen die Röntgenspektren anhand von Computermodellen analysiert, wobei konkret die Helligkeit der Röntgenstrahlen über einen Wellenlängenbereich untersucht wurde.

Das Forscherteam kam zu dem Ergebnis, dass der Staub mit hoher Wahrscheinlichkeit aus Graphit- und Silikatkörner besteht. Die Dichte der Staubwolken ist zudem - anders als zuvor angenommen - ungleichmäßig.

Die Studie wurde im Fachjournal The Astrophysical Journal veröffentlicht.