Astronomen der Nationalen Autonomen Universität von Mexiko haben möglicherweise das Rätsel um die Gammastrahlungsausbrüche von Sagittarius A* (Sgr A*), dem supermassereichen Schwarzen Loch im Herzen der Milchstraße, gelöst. Im Jahr 2021 wurden zwar Gammastrahlen entdeckt, ihr genauer Ursprung war jedoch noch unbekannt.
Eine ungewöhnliche Sichtung
Sagittarius A* befindet sich im Herzen unserer Galaxie, der Milchstraße. Sie finden es in einer Entfernung von ca 26.700 Lichtjahre von der Erde in Richtung des Sternbildes Schütze. Dieses supermassive Schwarze Loch, das sich fast so schnell wie möglich dreht, hat eine Masse von etwa vier Millionen Mal so groß wie die Sonne.
Dieses faszinierende Objekt ist nach wie vor ein beliebtes Forschungsziel für Astronomen, die die komplexen Mechanismen rund um supermassereiche Schwarze Löcher und ihre Wechselwirkung mit ihrer galaktischen Umgebung verstehen wollen. Die jüngste Entdeckung von Emissionen aus periodische Gammastrahlen aus der Sgr A*-Region fügt unserem Verständnis dieses rätselhaften kosmischen Objekts eine neue Ebene des Mysteriums und der Spannung hinzu.
Und das aus gutem Grund – im Gegensatz zu der weit verbreiteten Vorstellung von Schwarzen Löchern, die alles aufsaugen, was ihnen in den Weg kommt, einschließlich Licht –, ist das auch bei Sagittarius A* der Fall gilt als „ruhig“ im Vergleich zu anderen supermassiven Schwarzen Löchern. Tatsächlich entwickelt sich das Objekt in einem relativ inaktiven Zustand und ernährt sich von Materie in einem sehr langsamen Tempo im Vergleich zu anderen ähnlichen Schwarzen Löchern. Aus diesem Grund sind Wissenschaftler immer noch etwas ratlos über die Quelle dieser Gammastrahlen.
Ein „Tropfen“ Material
Anhand von Daten des Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskops identifizierten Forscher schließlich eine Periodizität dieser Emissionen. Nach Angaben des Teams treten sie ungefähr auf alle 76,32 Minutenim Einklang mit den in der Nähe beobachteten Röntgenpulsen. Um dieses Phänomen zu erklären, schlagen die Forscher eine faszinierende Erklärung vor: Die Gammastrahlen kommen nicht direkt von Sgr A* selbst, sondern von a „Gastropfen“, der mit fast einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit um das Schwarze Loch wirbelt. Dieser schnelle Materietropfen würde daher während seiner Umlaufbahn um Sgr A* periodisch Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen aussenden.
Wie lässt sich die Entstehung einer solchen Struktur erklären?
Die Bildung einer „Tropfen“-Struktur aus wirbelndem Gas in der Nähe eines supermassiven Schwarzen Lochs wie Sgr A* ist ein komplexer Prozess, der durch mehrere Faktoren beeinflusst werden kann.
Bedenken Sie einerseits, dass supermassereiche Schwarze Löcher oft von einer Akkretionsscheibe aus Gas und Staub umgeben sind, die unter der Wirkung der Schwerkraft allmählich in Richtung des Schwarzen Lochs fällt. Diese Akkretionsscheibe kann turbulent sein Kompressions- und Verdünnungszonen die Bedingungen schaffen, die die Bildung lokaler Strukturen begünstigen. Andererseits entsteht auch die starke Schwerkraft des Schwarzen Lochs Gezeitenkräfte die Materie verzerren, die zu nahe kommt. Auch hier können diese Kräfte zur Bildung von Materietröpfchen in bestimmten Abständen vom Schwarzen Loch führen und so Bereiche schaffen, in denen sich Materie ansammelt und verwirbelt.
Denken wir auch daran, dass Magnetfelder eine entscheidende Rolle bei der Wechselwirkung zwischen dem Schwarzen Loch und der umgebenden Materie spielen. Letzteres kann dann beeinflussen die Stoffverteilung und schaffen Konzentrationsbereiche die besondere Strukturen entstehen lassen. Schließlich kann die Anwesenheit anderer Sterne, Gaswolken oder massiver Objekte in der Nähe des Schwarzen Lochs dazu führen die Bewegung der Materie stören und tragen zur Bildung bestimmter Strukturen bei.
Derzeit sind sich die Forscher nicht ganz sicher, welcher Mechanismus für diesen berühmten, auf relativistische Geschwindigkeit beschleunigten Materietropfen verantwortlich ist. Dennoch stellt diese Entdeckung die Idee in Frage, dass Gammastrahlen von supermassereichen Schwarzen Löchern ausschließlich von einer turbulenten Akkretionsscheibe stammen, die durch den Gravitationseinfluss des Schwarzen Lochs erzeugt wird. Die Ergebnisse könnten daher entscheidende Informationen über die Umgebung supermassereicher Schwarzer Löcher liefern, insbesondere über solche, die weniger gefräßig sind wie Sgr A* im Zentrum der Milchstraße.
Diese Entdeckung könnte auch dazu beitragen, die Rolle der Wechselwirkungen zwischen dem Schwarzen Loch und umgebenden Materieteilchen bei der Erzeugung energiereicher Strahlung aufzuklären. Die Forscher gehen davon aus, dass diese Materialtropfen miteinander kollidieren und dabei erhebliche Energiemengen in Form von Gammastrahlen freisetzen könnten. Diese Phänomene bieten eine seltene Gelegenheit, die Prozesse der Materiedynamisierung in extremen Umgebungen in Echtzeit zu beobachten und so besser zu verstehen, wie Schwarze Löcher die Entwicklung ihrer Muttergalaxien beeinflussen.
