Massives Schwarzes Loch Erwachen wirft Licht auf das Verhalten von Galaxien

Eine Galaxie namens SDSS1335+0728 hat seit 2019 eine kontinuierliche Aufhellung gezeigt, die auf die Aktivierung ihres zentralen supermassiven Schwarzen Lochs zurückzuführen ist, was Aufschluss darüber gibt, wie galaktische Kerne aktiv werden. Credit: ESO/M. Kornmesser

Die Galaxie SDSS1335+0728, beobachtet vom Very Large Telescope und anderen, zeigt seit Dezember 2019 beispiellose Helligkeitsveränderungen, die wahrscheinlich auf die Aktivierung eines supermassiven Schwarzen Lochs in ihrem Zentrum zurückzuführen sind.

Diese anhaltende Aufhellung bietet eine einzigartige Gelegenheit, den Übergang von einem ruhenden Zustand zu einem aktiven galaktischen Kern zu untersuchen, was eine entscheidende Phase ist, die die meisten Galaxien mit zentralen Schwarzen Löchern durchlaufen.

Beobachtungen mehrerer Teleskope, darunter des Very Large Telescope (VLT) des European Southern Observatory in der Atacama-Wüste in Chile, zeigen eine Galaxie, die in den letzten Jahren dramatische Veränderungen durchläuft. Diese dramatischen Helligkeitsveränderungen begannen im Dezember 2019, ein Phänomen, das zuerst vom Zwicky Transient Facility (ZTF) bemerkt wurde, das vom 48-Zoll-Samuel-Oschin-Teleskop des Palomar-Observatoriums der Caltech betrieben wird.

Verschiedene Phänomene können eine vorübergehende Erhöhung der Helligkeit in einer Galaxie verursachen, darunter Supernova-Explosionen oder Gezeitenstörungen (wenn ein Stern auseinandergerissen wird, wenn er sich einem supermassiven Schwarzen Loch nähert). Das Verhalten dieser Galaxie, genannt SDSS1335+0728, ist jedoch neuartig, zumindest im Vergleich zu früheren Beobachtungen. Anstatt vorübergehend heller zu werden, für Dutzende oder einige hundert Tage, wird die Galaxie auch heute noch, mehr als vier Jahre nach dem ersten erkannten Wandel, heller.

In diesem Video wird in die Galaxie SDSS1335+0728 gezoomt, die Ende 2019 plötzlich heller leuchtete als je zuvor und als aktivem galaktischen Kern eingestuft wurde. Ein Anhang am Ende des Videos zeigt eine Animation eines Künstlers des massiven Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie, mit der wachsenden Scheibe des Materials, das vom Schwarzen Loch eingesogen wird, während es das in seiner Umgebung verfügbare Gas aufnimmt. Dies ist das erste Mal, dass das Erwachen eines massiven Schwarzen Lochs in Echtzeit beobachtet wurde.

Die wahrscheinlichste Erklärung für dieses Verhalten ist das Einschalten eines Schwarzen Lochs im Zentrum von SDSS1335+0728, obwohl andere Erklärungen noch nicht ausgeschlossen wurden. Wenn supermassive Schwarze Löcher wie dieses eingeschaltet werden, werden sie als aktive galaktische Kerne bezeichnet.

“Wir haben bisher mehrere Millionen aktive galaktische Kerne gefunden, und mit der neuen Generation von Himmelsdurchmusterungen im Zeitbereich wie der ZTF haben wir etwa 700 gefunden, die sich signifikant in der Helligkeit verändern,” erklärt Matthew Graham, Forschungsprofessor für Astronomie an der Caltech und Projektwissenschaftler für ZTF. “Aber bisher haben wir noch keine galaktischen Kerne beobachtet, die sich tatsächlich einschalten, die sich von einem ruhigen Zustand in einen aktiven Zustand mit Material verwandeln, das in das supermassive Schwarze Loch im Herzen der Galaxie fällt.”

Diese künstlerische Darstellung zeigt zwei Stadien bei der Bildung einer Scheibe aus Gas und Staub um das massive Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie SDSS1335+0728. Der Kern dieser Galaxie leuchtete 2019 auf und wird bis heute heller — zum ersten Mal beobachten wir, wie ein massives Schwarzes Loch in Echtzeit aktiv wird. Credit: ESO/M. Kornmesser

Neue Beobachtungen vom VLT der ESO und anderen Standorten zeigen, dass SDSS1335+0728 mehr ultraviolettes, optisches und infrarotes Licht ausstrahlt und zuletzt auch Röntgenstrahlen.

“Soweit wir das beurteilen können,” sagt Graham, “ist an dieser Galaxie nichts Besonderes. Wir haben sie einfach in einem etwas einzigartigen Moment erwischt. Wir erwarten, dass die meisten Galaxien eine solche Phase durchlaufen, da die meisten Galaxien ein supermassives Schwarzes Loch in ihrem Zentrum haben. Weitere Untersuchungen dieser Galaxie werden uns helfen, diesen Prozess besser zu verstehen und uns auch helfen, andere Beispiele zu finden.”

Diese Animation zeigt die wachsende Scheibe aus Material um das massive Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie SDSS1335+0728. Ende 2019 begann diese Galaxie plötzlich heller zu leuchten als je zuvor und wurde als aktiver galaktischer Kern eingestuft, angetrieben vom zentralen Schwarzen Loch, das sich von dem umgebenden Material ernährt. Credit: ESO/M. Kornmesser

Diese Forschung wurde in der Astronomie & Astrophysik unter dem Titel “SDSS1335+0728: The awakening of a ∼106M⊙ black hole.” veröffentlicht.

Weitere Informationen zu dieser Forschung finden Sie unter Witnessing a Massive Black Hole’s Dramatic Awakening.