M87: das Schwarze Loch und sein Jet

 Das supermassive Schwarze Loch (6,5 Milliarden Sonnenmassen) im Zentrum der 55 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie M87 ist ja hinreichend bekannt. Es wurde ja angeblich mit dem Evnt Horizon Teleskop fotografiert.

In Wirklichkeit konnte "nur" sehr beeindruckend gezeigt werden, dass ein etwas größerer Bereich im Zentrum dieser Galaxie keine Strahlung aussendet.

Inzwischen spricht man eher vom "Schatten des Schwarzen Loches", aber das ist eigentlich auch nicht zutreffend. Es ist einfach ein dunkler Bereich, wie man ihn um ein Schwarzes Loch herum erwartet.

Siehe dazu viele Posts hier im Blog und mein Vortrag vom 16.7.22

Nun hat man erneut mit Mikrowellenteleskopen das Zentrum der Galaxie beobachtet, dieses Mal aber nicht bei einer Wellenlänge von 1,3 mm sondern von 3,5 mm. Bei dieser wird der Jet, der vom Rand des Schwarzen Loches ausgeht deutlicher.

Beteiligt waren das VLBI Array, ALMA und das Greenland Telescope als erdgroßes Interferometer.

Zum ersten Mal wurde der Zentralbereich mit dem Jet gleichzeitig untersucht.

Bild 1: Bildliche Darstellung der Mikrometerwellenstrahlung vom Zentrum der Galaxie M87

Bild 2: Künstlerische Darstellung

Bild 3: Bild vom VLT in Chile (optischer Bereich), bei dem die weit außen liegenden Teile des Jets sichtbar sind.

credit: Lu, Ros, Dagnello, ESO

Verdauungsstörungen?

 In den Zentren der Galaxien sitzen supermassive Schwarze Löcher SSL, die sich besonders dann bemerkbar machen, wenn ihnen Sterne zu nahe kommen, diese durch Gezeitenkräfte zerrissen werden und eine Trümmerscheibe bilden, die sich in das SSL entleert.

Über Monate hinweg wird dann intensive Röntgen- und UV-Strahlung abgegeben. Danach beruhigt sich das SSL.

Nun ist aber mit dem XMM_Newton - Satellit im Röntgenbereich bei zwei dieser SSL in Galaxien, einmal 900 Millionen und einmal 1 Milliarde Lichtjahre entfernt, ein erneutes Aufblitzen beobachtet worden.

In einer Galaxie 1200 Tage nach dem ersten Ausbruch und in der anderen inzwischen etwa alle 223 Tage.

Sehr wahrscheinlich ist der Stern nicht vollständig zerstört worden, die Überreste umkreisen das SSL immer noch. Bei jedem Umlauf wird ein Teil des Sternenmaterials im SSL "verspeist" und das führt jedes Mal zur neuen Strahlung.

credit: ESA

Breaking News: Rekordverdächtig! Schwarzes Loch verschlingt Stern!

 Embargo bis 17 Uhr

Wenn Sterne einem supermassiven Schwarzen Loch zu nahe kommen, so werden sie durch die Gezeitenkräfte des sich auf kleinsten Strecken stark ändernden Gravitationsfeldes auseinander gerissen.

Die Sternmaterie bildet eine Scheibe und 1% davon wird an den Polachsen des Schwarzen Loches wieder regelrecht als Jet herausgequetscht.

Das geht... Man öffne mal eine Zahnpastatube und quetsche sie kräftig zusammen....

Bei der Zahnpastatube nennt man das Schweinerei...beim supermassiven Schwarzen Loch TDE (Tidal Disruption Event)

Wenn dann zufälligerweise dieser Jet in Richtung Erde zeigt, dann kann man dieses Ereignis noch aus großen Entfernungen beobachten.

Das ist Anfang des Jahres passiert. Ein Überwachungsfernrohr auf Paranal hat eine ungewöhnliche Lichtquelle entdeckt. Untersuchungen mit dem Spektrographen eines der großen Teleskope hat die Rotverschiebung gemessen. Das licht ist 9,4 Milliarden Jahre zu uns unterwegs gewesen.

Das Ereignis namens AT2022cmc konnte in allen Strahlungsbereichen, von der Gammastrahlung über Licht bis hin zur Radiostrahlung beobachtet werden.

Bild: Künstlerische Darstellung

credit: ESO/Kornmesser

Schwarze Löcher sind doch nicht so weit weg...

 Die Reise zum nächstliegenden Schwarzen Loch (SL) hat sich auf ein Drittel verkürzt...in einer Entfernung von "nur" 1600 Lichtjahren wurde jetzt im Sternbild Schlangenträger indirekt ein stellares SL nachgewiesen. Es ist das uns am nächsten befindliche SL.

Die Beobachtungen wurden mit dem Gemini S Teleskop in Chile gemacht und sind durch eine Datenanalyse des GAIA Satelliten angeregt worden.

Mit dem Teleskop konnte die Bewegung des Sternes sehr genau analysiert werden. Er umkreist ein anderes Objekt. Aus Umlaufsperiode und Bahngeschwindigkeit konnte sehr genau dieses zentrale Objekt analysiert werden:

Im Mittelpunkt der Sternbahn (der übrigens sonnenähnlich ist, also etwa eine Sonnenmasse hat) steht im Abstand von 150 Mill. km (1 AE) ein 10 Sonnenmassen großes Objekt, das man nicht sieht...

Da bleibt nur ein SL.

Normalerweise erkennt man SL in Doppelsternsystemen an intensiver Röntgenstrahlung, die entsteht, wenn Gase vom Begleitstern aufgesaugt werden und dabei extrem erhitzt werden.

Dieses SL zählt zu den schlafenden SL, die keinerlei besondere Aktivität zeigen, eben, weil gerade nichts auf sie einfällt.

Man könnte sagen: schlafende SL machen ein Pause im Auffressen von Materie..., vielleicht ein Verdauungsschläfchen?

Um sich noch ein anschauliches Bild zu machen: Ersetzt man die Sonne durch das SL und die Erde durch den sonnenähnlichen Begleitstern, trifft man ganz gut die Realität dieses Systems.

Das Video zeigt dies sehr schön.

Das Bild ist natürlich eine phantasievolle künstlerische Darstellung...

credit: Gemini-S, NOIRLab, NSF/AURA

Breaking News: Gasblase im Zentrum der Galaxis modelliert

 Embargo bis 14.00 Uhr:

Während das Event Horizon Teleskop EHT Daten gesammelt hat, um die das zentrale Schwarze Loch in unserer Galaxis umgebende Lichtminderung nachzuweisen (nicht das Schwarze Loch selbst!), konnten weitere Daten mit dem Mikrowelleninterferometer ALMA in Chile gesammelt werden.

Mit dem Chandra Space Teleskop konnte ein Röntgenflare beobachtet werden. Damit hängen oft heiße Gasblasen zusammen. Aus Modellrechnungen konnte eine mögliche Umlaufbahn visualisiert werden:

Bahnradius 5 Schwarzschildradien

Umlaufszeit 70 Minuten

Auch erwartete (aber nicht beobachtete) Helligkeitsschwankungen wurden einbezogen.

Die Bahngeschwindigkeit würde bei 30% der Lichtgeschwindigkeit liegen.

Problematisch finde ich die Einzeichnung der modellierten Bahn in das veröffentlichte Bild der Umgebung des Zentrums. Nimmt man den dunklen Teil als Schwarzes Loch (wie durch die Pressemeldung fälschlicherweise nahegelegt wird) , dann ist die Position der Bahn sinnvoll markiert. Aber das ist nicht das Schwarze Loch. In den veröffentlichten Maßstäben ist es deutlich kleiner im Zentrum des schwarzen Bereiches. Was hier schwarz ist, ist lediglich ein Blick in verdünntes leuchtendes Gas hinein.

Ich verlinke nochmal meinen Vortrag zu dem Thema...

https://youtu.be/vi9Km7wgP4c

credit: EHT Collaboration, ESO/M. Kornmesser

Breaking News: Schlafendes Schwarzes Loch entdeckt

 Embargo bis 17.00 Uhr

Schlafendes Schwarzes Loch entdeckt

In der Großen Magellanschen Wolke LMC, 160 000 Lichtjahre entfernt, hat ein team um den Astronomen Shenar seit Jahren über 1000 heiße blaue Sterne untersucht, in der Hoffnung ein Schwarzes Loch als Begleiter zu entdecken.

Das ist jetzt bei VFT S243 gelungen. Der 25 Sonnenmassen Stern wird von einem Schwarzen Loch mit 9 Sonnenmassen umkreist.

Solche stellaren Schwarzen Löcher entstehen durch einen Sternkollaps. Aber es sind keinerlei Hinweise auf einen solchen Kollaps beobachtet worden. Auch scheint es keinen Materiefluss vom Stern zu geben, der zur Aussendung von Röntgenstrahlung führen müsste.

Bild 1:

Das Phantasiebild zeigt die Konstellation, aber irreführend...denn die Blickrichtung auf das System lässt eine gegenseitige Bedeckung gar nicht zu...

Bild 2: Der Tarantula Nebel, in dem das SL indirekt beobachtet wurde

Video: ZOOM- In Video auf den blauen Begleitstern

credit: ESO/Calcada

Kann man Schwarze Löcher fotografieren?

 Man kann es ja versuchen...

darüber berichtet KP Haupt in einem öffentlichen Vortrag am Sa, 16.7. um 18.00 Uhr im FutureSpace in der Wilhelmsstr.2 (Innenstadt).

Das ist auch gleichzeitig der Festvortrag zum 50-jährigen AAK-Jubiläum.

Der Vortrag wird auch live gestreamt: https://youtu.be/vi9Km7wgP4c und kann  dort auch später angesehen werden.

Wir bitten während des Vortrages Masken zu tragen.

Schwarzes Loch durch Mikrolinse entdeckt

 Was ist ein Microlensing-Effekt?

Massive Objekte verzerren Raum und Zeit so, dass sie dahinterstehende Objekte wie durch eine Linse erscheinen lassen, d.h. sie verschieben sich etwas und werden heller.

Damit so etwas beobachtet werden kann, muss ein solches massives Objekt von uns aus gesehen vor einem weiter entfernten Stern vorbeiziehen. Die größte Chance bietet sich, wenn viele Sterne im Hintergrund zu sehen sind, so wie beim Blick ins Zentrum der Milchstraße.

Hier ist mit dem HubbleSpaceTeleskop HST im letzten Jahrzehnt ein solches Ereignis beobachtet worden, das jetzt der Öffentlichkeit vorgestellt wird:

Im August 2011 wurde ein Stern nahe des galaktischen Zentrums plötzlich deutlich heller, etwa für 270 Tage. Danach blieb seine Helligkeit bis heute konstant.

Es scheint also kein periodisch wiederkehrender Effekt durch ein umlaufendes Objekt zu sein. Das Spektrum hat sich überhaupt nicht verändert, es kann also auch kein vorbeiziehender zweiter Stern sein.

Während der erhöhten Helligkeit hat sich der Stern um Millibogensekunden am Himmel verschoben, es muss also ein sehr massives Objekt beteiligt sein.

Alles in allem bietet sich der Mikrolensing-Effekt an:

Ein sehr massives Objekt ist genau zwischen Stern und uns vorbeigezogen und hat einmalig diese Effekte hervorgerufen.

Die Daten sprechen für eine Entfernung von etwa 5000 Lichtjahren, das Objekt sollte zwischen 2 und 7 Sonnenmassen haben. Die Geschwindigkeit liegt bei 160 000 km/h.

Da die obere Massengrenze am wahrscheinlichsten ist, geht man von einem Schwarzen Loch SL aus.

Es wäre damit das erste frei durch die Galaxis ziehende SL, das gefunden wurde.

Bisher sind SL als Begleiter in Doppelsternen oder durch umlaufende Objekte nachgewiesen worden.

Man schätzt, dass es etwa 100 Millionen umherziehende SL in unserer Galaxis gibt. Sie entstehen durch einen Gravitationskollaps sehr massereicher Sterne (Supernova), der nicht ganz symmetrisch abläuft, so dass eine seitliche Bewegung entsteht.

credit: NASA/ESA/HST

Nicht fressen, zerreißen!

Schwarze Löcher SL gelten, fälschlicherweise, als Monster, die alles verschlingen, was ihn zu Nahe kommt. 

Stimmt eigentlich nicht, denn die Schwerkraft der SL ist nicht größer als die eines massegleichen Sternes...Nur:  andere Materie kommt bei einem SL wesentlich dichter an das Massenzentrum heran. Und bekanntlich steigt die Schwerkraft quadratisch mit kleiner werdendem Abstand.

Wäre die Sonne ein SL, so käme alles bis auf 3 km an das Zentrum heran und dort ist die Schwerkraft dann 63 Millionen mal stärker als jetzt an der Sonnenoberfläche.

Da die Schwerkraft quadratisch mit abnehmenden Abstand ansteigt, ändert sie sich pro Meter immer stärker.

Schwerkraftunterschied (Ableitungen) pro Meter nennt man Gezeitenkräfte.

Der Graph zeigt den Kraftverlauf und die Richtung kleinerem Abstand immer stärkere Steigung der Kurve.

Gezeitenkräfte  sind nahe der Sonnenoberfläche sehr klein, aber in der Nähe eines SL können sie gewaltig sein, so gewaltig, dass ganze Sterne auseinander gerissen werden:

Der näher am SL stehende Sternteil wird soviel stärker wie der weiter entfernt stehende angezogen, dass der Stern auseinander gerissen wird.

Ein solches Ereignis ist wahrscheinlich bei einer 4,4 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie beobachtet worden.

Ein Riesenstern ist dem zentralen SL der Galaxie mit immerhin 35 millionenfacher Sonnenmasse zu nahe gekommen.

Die Reste des Sternes haben eine Akkretionsscheibe um das SL gebildet, die so sehr erhitzt war, dass der innere Teil verdampft ist. 

Ein etwa 0,5 Lichtjahre großer Hohlraum hat sich gebildet, dessen Innenseite stark im IR leuchtet. Die Wärmestrahlung ist nun weiter außen an der Scheibe reflektiert worden und etwa 1 Jahr nach dem Ereignis als Lichtecho sichtbar gewesen.

Aber auch in anderen Wellenlängenbereichen konnte das Aufleuchten beobachtet werden.

Am Südpol der Erde wurde mit dem Neutrinodetektor aus dieser Richtung ein sehr energiereiches Neutrino registriert, das beim Zerreißen des Riesensternes entstanden sein könnte.

Die künstlerische Darstellung aus dem DESY zeigt uns, wie man sich vielleicht dieses Ereignis vorstellen kann.

Ein Ereignishorizont ist nichts besonders

 Kollabiert ein Stern zu einem Schwarzen Loch SL, so sehen wir die Annäherung der Sterngröße an den Schwarzschildradius immer langsamer. Der kollabierende Stern scheint eingefroren zu werden, er erreicht für uns das exakte Stadium des SL nicht.

Noch mehr: Die vom Stern kommende Strahlung wird für uns immer energieärmer, der Stern röter, bis wir ihn gar  nicht mehr sehen können.

Eddington und Finkelstein haben gezeigt, dass diese Effekte von der Metrik herrühren, die Schwarzschild eingeführt hat, d.h. von der Art und Weise wie Raum-Zeit- Punkten Koordinaten zugewiesen werden.

In der Eddington-Finkelstein-Metrik verliert der EH seine Sonderstellung: Ein zum Zentrum des SL fallender Beobachter würde nichts besonderes bemerken, wenn er den EH überschreitet.

Das allgemeinste System aus Koordinaten, mit der ein SL beschrieben wird, ist die sog. Kruskal-Metrik.

Auch hier gibt es an Zeiten erinnernde Koordinaten T und an Orte erinnernde Koordinaten X.

Trägt man T gegen X auf, so erhält man ein besonderes Raum-Zeit-Diagramm, das Kruskal-Diagramm (nach wikipedia common, Ergänzungen von mir).

Der EH wird durch die beiden dicken Diagonalen dargestellt. Unsere Welt ist der rechts eingeschlossene Teil. In die Gegenwelt links kommen wir nicht, denn wir müssten den EH bei den Koordinaten (00) überqueren. Das geht nur mit einem Wurmloch...theoretisch...

Alle Bewegungen, die den EH aus unserer Welt überschreiten, müssen auf die grau unterlegte Singularität zulaufen. Der von den EH-Linien eingeschossene obere Teil ist das SL. Dort entwickelt sich alles in Richtung der (räumlichen) Singularität. So wie sich in unserer Welt alles Richtung Zukunft entwickelt. Insofern sind am EH die Wirkungen von Raum und Zeit ausgetauscht. 

Außerhalb eines SL kommt man nur in die Zukunft, innerhalb nur zur Singularität hin.

Auch  im gegenüberliegenden unteren Teil müssen alle Bewegungen in Richtung zunehmendem T gehen, sie kommen aus der unteren Singularität heraus, genau das sind die Eigenschaften eines Weißen Lochs WL.

Ein Weißes Loch hat also eine Singularität in der Vergangenheit, aus der alles kommt.

Beschreiben wir damit das, was wir in unserem Kosmos den Urknall nennen?

Einstein kann flüchten, Newton nicht

Vor drei Jahren (April/Mai 2019) habe ich eine neunteilige Serie zur Frage: Was sind Schwarze Löcher? gepostet.

Wenn man im Blog den April 2019 und dann den Mai 2019 anklickt (rechts im Blog-Archiv), dann findet man diese Posts leicht und  kann man sie nochmal nachlesen.

Ich möchte in diesem und dem nächsten Posts dazu einige Ergänzungen geben:

Ganz häufig werden Schwarze Löcher SL eher im Sinne der Newtonschen Gravitationstheorie eingeführt:

Die Masse eines Sternes ist so konzentriert, dass selbst Licht vom Rand des SL, dem Ereignishorizont EH nicht wegkommt.

Man vergleicht das oft mit einem Raketenstart von der Erde.  Bei der sog. Fluchtgeschwindigkeit, die oft auf die Oberfläche bezogen ist, kann die Rakete den Planeten verlassen, hat aber in großer Entfernung keine Geschwindigkeit mehr.

Ihr kinetische Energie ist also so groß wie die notwendige potenzielle Energie zum Verlassen des Planeten.

Daraus erhält man die korrekte Formel für den Radius des EH, also den Schwarzschildradius Rs, wenn man für die Fluchtgeschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit c einsetzt:

 Rs = 2*G*M/c².

Dabei ist M die Masse des SL, G die Gravitationskonstante und c die Lichtgeschwindigkeit.

Behandelt man weiterhin ein SL nur mit der Newtonschen Theorie, so könnte auch ein Raumschiff vom EH wegfliegen. Zwar kann es nicht mit Lichtgeschwindigkeit starten, aber es kann langsam beschleunigen und somit sich stückweise vom EH wegbewegen. Die Schwerkraft am EH ist eben nicht unendlich groß.

Auch die Ablenkung des Sonnenlichtes bei einer totalen Sonnenfinsternis ergäbe nur die Hälfte des beobachteten Wertes.

Der Grund ist in beiden Fällen, dass nur die Schwerkraft in Betracht gezogen wird, nicht aber die Änderung der Raum-Zeit.

Das passiert, wenn man das SL korrekt mit der Allgemeinen Relativitätstheorie ART beschreibt.

Der EH ist im Raum-Zeit-Diagramm als Kegel festgelegt und jede Bewegung muss innerhalb des sog. Lichtkegels sein (v<c). Vom EH aus führt dann aber jede Trajektorie nach Innen, egal wie und ob ich beschleunige.

Erst hier in der ART wird deutlich, dass Nichts vom EH wegfliegen kann, auch nicht durch anhaltende Beschleunigungen. Die entsprechenden Trajektorien (Flugbahnen) sind in der Metrik des SL schlichtweg verboten.

Um es kurz zu sagen:

Newton würde einem klassischen SL entkommen, Einstein einem richtigen SL nicht.

Ich habe die Idee in ein Minkowskidiagramm (Wikipedia) eingezeichnet.

Breaking News: Meet the Black Hole at the Center of the Galaxy, Teil 4

 Zuerst ein Größenvergleich der beiden SL in M87 und unserer Galaxis:

Hier ein Schaubild der ESO zum Aufbau eines Supermassiven Schwarzen Loches:

Singularität: 

Im Zentrum eines SL versagt die Physik. Dies wird durch eine Singularität ausgedrückt (alle Werte gehen ins Unendliche).

Ereignishorizont: 

Auch das ist eine Singularität, die aber durch Wahl eines geschicktes Koordinatensystems verschwindet. Am Ereignishorizont passiert eigentlich nichts, außer, dass ab da nichts mehr den Bereich innerhalb verlassen kann.

Photonen Sphäre:

Durch die starke Raumkrümmung wird Licht gefangen und bildet einen hellen Ring

Relativistische Jets: 

Einstürzende Materie wird durch Magnetfelder und Schwerkraft so abgelenkt, dass sie in schmalen Plasmastrahlen den Bereich des SL verlässt.

Innerer stabiler Orbit: 

Der innere Rand der Akkretionsscheibe, der in wenigen Stunde um das SL auf stabilen Bahnen umlaufen kann.

Akkretionsscheibe: 

Einfallende Materie sammelt sich aus Drehimpulserhaltung in einer dünnen Scheibe.

In Zukunft werden Rotationsfilme der Gaswolken um den Schatten des SL produziert. Einer der ersten Videos ist auf der Pressekonferenz gezeigt aber noch nicht zur Verfügung gestellt worden:

Man sieht wie die hellen Gasflecken um das SL herumwirbeln...

Ende für heute?

Breaking News: Meet the Black Hole at the Center of the Galaxy, Teil 3

 Die insgesamt 8 Teleskope haben individuell unter Ausnutzung der Erdrotation Daten gesammelt und mit präzisen Zeitstempeln versehen . Diese wurden dann an Rechenzentren verschickt, wo das eigentliche Interferenzsignal erzeugt wurde und zu einem Bild des SL zusammengesetzt wurde.

Damit das bei einer Wellenlänge von 1 mm funktioniert, waren 25 Jahre Entwicklungszeit nötig.

Man sieht den Schatten des SL im Zentrum, umgeben von heißen Gasen und Lichtverstärkungen durch die starke Raumkrümmung der leuchtenden Gase hinter dem SL.

Bild EHT

Breaking News: Meet the Black Hole at the Center of the Galaxy

 

mehr Infos kommen

Breaking News: Sensationelle Bilder aus dem Herzen unserer Galaxis, Vorabinformationen Teil 2

 Was wissen wir über das Zentrum unserer Galaxis?

In einem Bereich von 3 Lichtjahren gibt es etwa 10 Millionen Sterne. Staubwolken verhindern die direkte Beobachtung mit sichtbarem Licht. Die Entfernung zu uns liegt bei 27 000 Lichtjahren.

Mit Radiostrahlen erkennt man eine kompakte Radioquelle Sag A*, die sich als supermassives SL darstellt. Die Masse kann aus den Umlaufsdaten naher Sterne gut bestimmt werden, sie liegt bei 4 Millionen Sonnenmassen.

Der Nobelpreisträger Genzel hat u.a. den Stern S2 über Jahre beobachtet. Erst vor kurzem hat er weitere Sterne in unmittelbarer Nähe des SL untersucht, mit Hilfe des VLTI in Paranal, Chile, bei dem vier 8,4 m Teleskope als Interferometer für kurzwelliges IR zusammengeschaltet sind.

Der Ereignishorizont hat einen Radius von etwa 12 Millionen km, das sind nur wenige Mikrobogensekunden Durchmesser.

Der Ereignishorizont ist das, was man den Rand des SL nennt: Ab hier kann selbst Licht nicht mehr fortfliegen. Aber schon weiter draußen werden Lichtstrahlen so abgelenkt, dass uns diese Bereiche ebenfalls schwarz erscheinen.

Die innerste stabile Bahn um das SL hat eine Umlaufszeit von nur 4,5 Minuten. Im Vergleich dazu muss dass EHT etwas 5 Stunden "belichtet" werden.

Gleich ist es soweit...im nächsten Post werde ich wohl ein Bild zeigen können...das in die Astronomiegeschichte eingeht...

Das Bild (ESO/Gravity) zeigt die Sterne in unmittelbarer Umgebung des SL im Zentrum der Galaxis.

Breaking News: Sensationelle Bilder aus dem Herzen unserer Galaxis, Vorabinformationen

Seit 15.00 Uhr wird eine weltweite Pressekonferenz abgehalten, von de r ich hie r berichte:

Embargo bis 15.07 Uhr 

Teilnehmer der Pressekonferenz:

• The ESO Director General will deliver the opening words. EHT Project Director Huib Jan van Langevelde and EHT Collaboration Board Founding Chair Anton Zensus will also deliver remarks. A panel of EHT researchers will explain the result and answer questions. This panel is composed of:
• Thomas Krichbaum, Max Planck Institute for Radio Astronomy, Germany
• Sara Issaoun, Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, US and Radboud University, the Netherlands
• José L. Gómez, Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC), Spain
• Christian Fromm, Würzburg University, Germany
• Mariafelicia de Laurentis, University of Naples “Federico II” and the National Institute for Nuclear Physics (INFN), Italy 

Vorabinformationen:

Event Horizon Telescope Collaboration EHT

Gründung 2015 um durch Zusammenschaltung weltweit verteilter Radioteleskope unmittelbare Umgebung von supermassiven Schwarzen Löchern SL aufzunehmen.

Die von uns aus größten SL liegen im Zentrum von M87 und der Galaxis.

Verfahren: Very Long Baseline Interferometrie VLBI erzeugt erdgroßes Radioteleskop im mm- und submm-Bereich der Wellenlängen, unter 1,3 mm. Damit könnte man einen Tischtennisball auf dem Mond erkennen.

Um den Einfluss der Erdatmosphäre zu minimieren, sind Radioteleskope in großen Höhen wie ALMA (5100 m) in der Atacamawüste in Chile mit insgesamt 64 Teleskopen, in der Nevada in Spanien, auf Vulkanen in Hawaii und am Südpol eingesetzt worden.

Bei der ersten Beobachtungskampagne vom 4.-14-4-2017 wurden eingesetzt:

● Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Chile

● Atacama Pathfinder Experiment (APEX) in Chile

● IRAM 30-m Telescope at Pico Veleta, Spain

● James Clark Maxwell Telescope (JCMT) on Maunakea, Hawaii, USA

● Large Millimeter Telescope (LMT) Alfonso Serrano in Mexico

● South Pole Telescope (SPT)

● Submillimeter Array (SMA) on Maunakea, Hawaii, USA

● Submillimeter Telescope  (SMT) on Mount Graham in Arizona, USA

Damit konnte am 10.4.2019 das erste Bild der unmittelbaren Umgebung eines Schwarzen Loches in der 53 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie M 87 veröffentlicht werden.

Neue Auswertungen der Daten führten 2021 sogar dazu, dass man die Magnetfeldstruktruen im Gas um das SL registrieren konnte.

(siehe Post vom 24.3.2021

Magnetfeldstrukturen am Schwarzen Loch von M87

Es folgten weitere Untersuchungen von Quasaren und aktiven Galaxienkernen.

Die Auswertung der letzten Beobachtungsreihe 2021 wird heute veröffentlicht.

wird fortgesetzt

Schwarze Löcher lauern überall...

 ...auch in alten Datensätzen...

Bei der erneuten Durchmusterung alter Daten vom Hubble Space Teleskop und anderen bodengebundenen Observatorien wurde anhand des Spektrums ein Objekt identifiziert, das mit hoher Sicherheit ein Schwarzes Loch (SL) auf seinem Weg zu einem supermassiven Schwarzen Loch ist.

Die Wirtsgalaxie sehen wir etwa 750 Millionen Jahre nach dem Urknall. Zu dieser Zeit haben sich frühe Galaxien gebildet, mit hohen Sternentstehungsraten. In den Zentren gibt es die ersten SL, die durch Aufsammeln weiterer Materie schnell wachsen.

Das Objekt mit dem Namen GNz7q steht am Übergang von einer Starburst-Galaxie zu einem Quasar. Das SL ist von dichten Staubwolken einer Akkretionsscheibe umgeben. Das Spektrum passt sehr gut zu den Modellrechnungen für das frühe Universum.

Damit ist es gelungen, das am weitesten entfernt stehende SL nachzuweisen.

Bild 1: Bild von GNz7q (roter Lichtpunkt rechts)

Bild 2: Künstlerische Darstellung

Video: ZOOM-In Video mit Start beim Großen Wagen

credit: NASA/ESA

Breaking News: Da war es weg, das Schwarze Loch....

 Embargo bis 2.3., 9.30 Uhr

Die folgende Meldung ist ein Paradebeispiel für das Funktionieren von Wissenschaft:

Im Jahr 2020 wurde von der ESO veröffentlicht, dass im 1120 +/- 66  Lichtjahre entfernten System HR 6819 das uns nächststehende stellare Schwarze Loch SL mit dem 2,2 m Teleskop auf La Silla beobachtet wurde.

2020 wurden Beobachtungen aus 2004 bestätigt, die zeigen, dass ein Stern mit einer Periode von 40 Tagen um ein unsichtbares Objekt kreist. Ein zweiter Stern lief um beide Objekte in größerem Abstand herum.

Die beiden Sterne sind am Südhimmel gemeinsam sogar mit freiem Auge zu sehen. Es ist ein photometrischer Doppelstern ("Bedeckungsveränderlicher") mit 5,31 mag und 5,38 mag, zusammen als 5,35 mag zu sehen. Die Bezeichnung QV Tel ist auch üblich.

Schon damals hatte eine Doktorandin der Universität Leuven eine alternative Interpretation, nach der es kein SL, sondern nur zwei sich umkreisende Sterne gibt.

Nun haben beide Gruppen zusammengearbeitet und das System mit dem VLTI (Interferometer aus vier  8,4 m Teleskopen) viel genauer untersucht.

Es wurden eindeutig nur 2 Lichtquellen nachgewiesen, die sehr eng beieinander stehen, nur 50 Millionen km getrennt (1/3 AE). Sie umkreisen sich mit der beobachteten Lichtwechselperiode von 40 Tagen. Weitere Bewegungen, d.h. Hinweise auf ein SL, sind nicht zu sehen.

Alle anderen, früher falsch interpretierten, Beobachtungen lassen sich durch ein sehr kurzlebiges Vampirstadium erklären:

Einer der beiden Sterne zieht gerade riesige Materieströme vom anderen Stern ab.

Die Arbeit mit der neuen Interpretation der Daten erscheint
heute in astronomy & astrophysics.

Bilder:

Bild 1: So stellte man sich das System 2020 vor.

Bild 2: So stellt man es sich heute vor...

Video: Simulation

credit: ESO/Calcada

Wenn ein supermassives Schwarzes Loch spuckt...entstehen Sterne

 ...und das sieht  so aus...

Das linke Bild zeigt ein optisches Bild des Zentrums der 70 Millionen Lichtjahre entfernten Spiralgalaxie NGC 7582. Sie enthält einen aktiven galaktischen Kern mit einem supermassiven Schwarzen Loch SL.

Das SL führt zu Aufheizeffekten beim einfallenden Gas und Staub, wodurch wieder sehr starke Gas- und Staubwinde nach Außen entstehen.

Das MUSE-Instrument am VLT in Paranal, Chile, gestattet die Untersuchung einzelner Wellenlängen. Damit konnten Gase nachgewiesen werden, die vom SL herausgeschleudert werden bzw. in der Umgebung sind:

Sauerstoff (blau), Stickstoff (grün) und  Wasserstoff (rot)

Die blauen Bereiche zeigen die kegelförmigen ausströmenden Gase an, die roten Bereiche Wasserstoffwolken, die sich zu Sternentstehungsgebieten verdichtet haben.

Damit wird wieder deutlich, wie die SL in den Galaxienzentren die Entwicklung der Galaxien beeinflussen.

credit: ESO/Juneau et al.

Breaking News: Blick in einen aktiven galaktischen Kern

 Embargo bis 16.2., 17.00 Uhr

In den Zentren vermutlich aller Galaxien sitzen supermassive Schwarze Löcher (SL), die häufig von Gas- und Staubwolken umgeben sind.

Wenn diese Materie in das SL hineinfällt, werden gewaltige Energien freigesetzt. Je nachdem aus welcher Richtung wir auf das SL blicken, erscheinen uns diese Aktivitäten unterschiedlich.

In der 47 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie M77 ist das zentrale SL vollständig bedeckt:

Es ist von einer dünnen Akkretionsscheibe umgeben, die in einen dichten Ring aus Gas und Staub eingebettet ist.

Seit 30 Jahren vermutet man im Zentrum ein aktives SL.

Nun konnten Forschende mit dem VLT-I auf Paranal (Chile) tief in das Innere hineinsehen.

Die benutzte Wärmestrahlung kommt gut durch den Staub nach draußen. Die notwendige hohe Auflösung um das Zentrum zu untersuchen, erreichte man durch Zusammenschalten aller vier großen Teleskope durch Interferometrie, also Überlagerung des Lichtes.

Es gelangen Aufnahmen der inneren Region in unmittelbarer Umgebung des SL (das in einer Aufnahme als schwarzer Punkt eingezeichnet ist).

Die ellipsenförmigen Linien zeigen den Bereich des Staubgürtels an, durch den man hindurchsehen konnte.

Der Temperatur- und Dichteverlauf konnte rekonstruiert werden und dadurch die ungefähre Lage des SL bestimmt werden.

Die Arbeit erscheint heute in Nature.

Bild 1: M77 und der Blick in das Zentrum

Bild 2: Zentralbild mit Position des SL und des Staubgürtels

(credit: ESO/Jaffe, Gamez-Rosas)