NASA-Bilder helfen, die Essgewohnheiten eines riesigen Schwarzen Lochs zu erklären

Auf Bildern des ausgemusterten Spitzer-Weltraumteleskops der NASA strömen tausende Lichtjahre lange Staubströme auf das supermassive Schwarze Loch im Herzen der Andromeda-Galaxie zu. Es stellt sich heraus, dass diese Ströme erklären können, wie Schwarze Löcher mit der milliardenfachen Masse unserer Sonne ihren großen Appetit stillen, aber „stille“ Esser bleiben.

Wenn supermassereiche Schwarze Löcher Gas und Staub verschlingen, wird das Material kurz vor dem Einfall erhitzt und erzeugt unglaubliche Lichtshows – manchmal heller als eine ganze Galaxie voller Sterne. Wenn das Material in Klumpen unterschiedlicher Größe verbraucht wird, schwankt die Helligkeit des Schwarzen Lochs.

Aber die Schwarzen Löcher im Zentrum der Milchstraße (der Heimatgalaxie der Erde) und Andromeda (einer unserer nächsten galaktischen Nachbarn) gehören zu den leisesten Fressern im Universum. Das wenige Licht, das sie aussenden, variiert nicht wesentlich in der Helligkeit, was darauf hindeutet, dass sie eher einen kleinen, aber gleichmäßigen Nahrungsstrom als große Klumpen verzehren. Die Ströme nähern sich dem Schwarzen Loch nach und nach und in einer Spirale, ähnlich wie das Wasser in einem Abfluss wirbelt.

Auf der Suche nach Andromedas Nahrungsquelle

Eine Studie veröffentlicht in Das Astrophysikalische Journal Die Hypothese, dass ein ruhiges, supermassereiches Schwarzes Loch sich von einem stetigen Gasstrom ernährt, wurde auf die Andromeda-Galaxie übertragen. Mithilfe von Computermodellen simulierten die Autoren, wie sich Gas und Staub in der Nähe des supermassiven Schwarzen Lochs von Andromeda im Laufe der Zeit verhalten könnten.

Die Simulation zeigte, dass sich in der Nähe des supermassiven Schwarzen Lochs eine kleine Scheibe aus heißem Gas bilden und es kontinuierlich versorgen könnte. Die Scheibe konnte durch zahlreiche Gas- und Staubströme aufgefüllt und aufrechterhalten werden.

Allerdings stellten die Forscher auch fest, dass diese Ströme innerhalb einer bestimmten Größe und Fließgeschwindigkeit bleiben müssen; Andernfalls würde die Materie in unregelmäßigen Klumpen in das Schwarze Loch fallen, was zu stärkeren Lichtschwankungen führen würde.

Als die Autoren ihre Ergebnisse mit Daten von Spitzer und dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA verglichen, fanden sie zuvor von Spitzer identifizierte Staubspiralen, die diesen Einschränkungen entsprachen. Daraus schlossen die Autoren, dass die Spiralen das supermassereiche Schwarze Loch von Andromeda speisen.

„Dies ist ein großartiges Beispiel dafür, wie Wissenschaftler Archivdaten erneut untersuchen, um mehr über die Galaxiendynamik zu erfahren, indem sie sie mit den neuesten Computersimulationen vergleichen“, sagte Almudena Prieto, Astrophysikerin am Institut für Astrophysik der Kanarischen Inseln und an der Universitätssternwarte München Co-Autor der in diesem Jahr veröffentlichten Studie. „Wir verfügen über 20 Jahre alte Daten, die uns Dinge verraten, die wir bei der ersten Erhebung darin nicht erkannt hatten.“

Ein tieferer Blick auf Andromeda

Spitzer wurde 2003 gestartet und vom Jet Propulsion Laboratory der NASA geleitet und untersuchte das Universum im Infrarotlicht, das für das menschliche Auge unsichtbar ist. Unterschiedliche Wellenlängen offenbaren unterschiedliche Merkmale von Andromeda, darunter heißere Lichtquellen wie Sterne und kühlere Quellen wie Staub.

Durch die Trennung dieser Wellenlängen und die alleinige Betrachtung des Staubs können Astronomen das „Skelett“ der Galaxie erkennen – Orte, an denen Gas zusammengewachsen und abgekühlt ist und manchmal Staub bildet, wodurch Bedingungen für die Sternentstehung geschaffen werden. Diese Ansicht von Andromeda brachte einige Überraschungen mit sich.

Obwohl es sich beispielsweise um eine Spiralgalaxie wie die Milchstraße handelt, wird Andromeda von einem großen Staubring dominiert und nicht von einzelnen Armen, die ihr Zentrum umkreisen. Die Bilder zeigten auch ein sekundäres Loch in einem Teil des Rings, durch das eine Zwerggalaxie hindurchzog.

Andromedas Nähe zur Milchstraße bedeutet, dass sie größer aussieht als andere Galaxien von der Erde aus: Mit bloßem Auge wäre Andromeda etwa sechsmal so breit wie der Mond (etwa 3 Grad). Selbst mit einem größeren Sichtfeld als Hubble musste Spitzer 11.000 Schnappschüsse machen, um dieses umfassende Bild von Andromeda zu erstellen.