Science
15.06.2018

Schwarzes Loch frisst Stern, spuckt Materiestrahl aus

© Bild: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF; NASA, STScI

Forscher konnten erstmals beobachten, wie ein supermassereiches schwarzes Loch einen Stern zerreißt und sich so ein Jet bildet.

Im Zentrum von Galaxien tut sich meist nicht viel. Die supermassereiche schwarzen Löcher darin haben bereits vor Ewigkeiten alles in ihrem Umfeld vernichtet. Jetzt konnten aber Forscher erstmals ein seltenes Ereignis beobachten: Die Zerstörung eines Sterns durch ein schwarzes Loch.

Diese Ereignisse werden Tidal Disruption Event (TDE) genannt. Ein Stern gerät in das Gravitationsfeld eines schwarzen Lochs und wird durch die Kräfte zerrissen. Es formt sich ein sogenannter Jet, der Materie des sterbenden Sterns und Strahlung in hoher Geschwindigkeit ins All hinausschießt.

Galaxie-Kollision

Ausgelöst wurde das Ereignis durch die Fusion von zwei Galaxien. Die kollidierenden Galaxien werden Arp 299 genannt und sind 150 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Im Kern einer dieser Galaxien ist ein schwarzes Loch mit 20 Millionen mal mehr Masse als unsere Sonne. Durch den Prozess der Fusion sind Schockwellen entstanden. Diese haben einen Stern, der zweimal so viel Masse wie die Sonne hat, in das Gravitationsfeld des schwarzen Lochs geschoben.

Die Kräfte haben den Stern zerrissen. Der dabei entstandene Jet schießt Materie mit ein Viertel Lichtgeschwindigkeit ins All. „Noch nie zuvor konnten wir direkt beobachten, wie sich ein Jet bei einem TDE formt und entwickelt“, so die Forscher.

Künstlerische Darstellung eines TDEs aufgrund einer Galaxien-Kollision © Bild: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF; NASA, STScI

Entdeckung

Bisher konnten TDEs zwar nachgewiesen, aber nicht direkt beobachtet werden. Das liegt unter anderem daran, da bisherige Theorien besagten, dass bei TDEs intensive Röntgenstrahlung und sichtbares Licht entsteht. In diesem Fall wurde er aber entdeckt, weil auf den Bildern des Teleskops eine starke Infrarotstrahlung zu sehen war, die vorher noch nicht da war.

Die Forscher konnten den Ursprung auf Arp 299 festlegen. Später entdeckten sie auch, dass Radiowellen von derselben Quelle ausgingen. Sie vermuten, dass die Röntgenstrahlen und das sichtbare Licht von Staub und Gas in der Nähe des Galaxiezentrums absorbiert und als Infrarotstrahlung und Radiowellen wieder abgegeben wurden.

Das Ganze fand bereits 2005 statt. Durch die weitere Beobachtung konnten sie feststellen, dass sich die Strahlung nur in eine Richtung ausbreitete. Damit war klar, dass es sich dabei um einen Jet handelt. Die berechnete Geschwindigkeit von einem Viertel Lichtgeschwindigkeit deckt sich mit Simulationen von TDEs. Die Forscher konnten also nicht nur bisherige Theorien bestätigen, sondern über die vielen Jahre hinweg erstmals in Echtzeit einen Jet beobachten und verfolgen.

Durch die neuen Erkenntnisse gehen sie davon aus, dass TDEs viel häufiger ereignen könnten, als bisher angenommen wurde – sie wurden bislang nur nicht gefunden. Da die Forscher jetzt wissen, dass sie nach Infrarotstrahlung und Radiowellen in einer bestimmten Form suchen müssen, könnten sie viel mehr TDEs entdecken und von ihnen lernen.