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Astronomen erleben ein einzigartiges Spektakel im Kosmos: das Erwachen eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum einer fernen Galaxie.
Ende 2019 bemerkte ein Team von Astronomen eine ansonsten unauffällige Galaxie namens SDSS1335+0728, die 300 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Jungfrau liegt. Ein plötzlicher Anstieg der Helligkeit der Galaxie wurde automatisch vom Zwicky Transient Facility-Teleskop am Palomar-Observatorium in Kalifornien erkannt.
Mit ihrem extrem weiten Sichtfeld scannt die Kamera alle zwei Tage den gesamten Nordhimmel und erfasst Daten über Himmelsobjekte wie erdnahe Asteroiden sowie entfernte, helle Supernovae.
Ein interdisziplinäres Team aus Astronomen und Ingenieuren verfolgte Zwickys Beobachtung anhand von Informationen aus Weltraum- und bodengestützten Teleskopen, um zu sehen, wie sich die Helligkeit der Galaxie im Laufe der Zeit veränderte.
Zu ihrer großen Überraschung stellten die Forscher fest, dass sie Zeugen eines einzigartigen Moments waren: Ein kosmisches Monster war erwacht. Die Ergebnisse ihrer Studie wurden zur Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics angenommen.
„Stellen Sie sich vor, Sie beobachten seit Jahren eine ferne Galaxie und sie scheint immer noch ruhig und inaktiv zu sein“, sagte die Hauptautorin der Studie, Paula Sánchez Sáez, Astronomin am Europäischen Südobservatorium in Deutschland, in einer Erklärung. „Plötzlich beginnt sein (Kern) dramatische Veränderungen in der Helligkeit zu zeigen, anders als alle typischen Ereignisse, die wir zuvor gesehen haben.“
Das Team klassifizierte die Galaxie als einen aktiven galaktischen Kern oder eine helle, kompakte Region, die von einem supermassereichen Schwarzen Loch angetrieben wird.
Eine Reihe von Himmelsszenarien können dazu führen, dass eine Galaxie plötzlich heller wird, beispielsweise durch Supernova-Explosionen oder wenn Sterne zu nahe an Schwarze Löcher kommen und auseinanderreißen, was als Gezeitenstörungsereignis bezeichnet wird.
Aber solche Ereignisse dauern nur zehn oder hundert Tage – und die Helligkeit von SDSS1335+0728 nimmt weiter zu, mehr als vier Jahre nachdem Forscher erstmals beobachtet haben, dass die Helligkeit wie beim Umlegen eines Schalters für kosmisches Licht zunimmt.
Und die Helligkeitsschwankungen in der Galaxie sind anders als alles, was Astronomen zuvor gesehen haben, was sie noch mehr faszinierte.
Ein beispielloses kosmisches Ereignis
Um Antworten zu finden, konsultierte das Team Archivdaten von NASAs Wide-Field-Infrared Survey Explorer und Galaxy Evolution Explorer, dem Two Micron All Sky Survey, dem Sloan Digital Sky Survey und anderen Observatorien.
Die Forscher verglichen die Daten mit Folgebeobachtungen des Very Large Telescope (VLT) des European Southern Observatory in Chile, des Southern Astrophysical Research Telescope in Chile, des WM Keck Observatory in Hawaii sowie von Neil Gehrels Swift und dem weltraumgestützten Teleskop der NASA Chandra. Röntgenobservatorien.
Zusammengenommen stellten die Datensätze ein umfassendes Porträt der Galaxie vor und nach der Beobachtung im Dezember 2019 dar und zeigten, dass sich die Galaxie in den letzten Jahren so entwickelt hat, dass sie deutlich mehr ultraviolettes, sichtbares und infrarotes Licht sowie ab Februar auch Röntgenstrahlung aussendet – was beispiellos ist. Verhalten, sagte Sánchez Sáez.
Da die Galaxie 300 Millionen Lichtjahre entfernt ist, ereigneten sich die von Astronomen beobachteten Ereignisse in der Vergangenheit – aber das Licht dieser Ereignisse hat gerade erst die Erde erreicht, nachdem es Millionen von Jahren durch den Weltraum gereist war. Ein Lichtjahr ist die Distanz, die Licht in einem Jahr zurücklegt, also 5,88 Billionen Meilen (9,46 Billionen Kilometer).
„Die greifbarste Möglichkeit, dieses Phänomen zu erklären, besteht darin, dass wir beobachten, wie der (Kern) der Galaxie beginnt, … Aktivität zu zeigen“, sagte Studienmitautorin Lorena Hernández García, Astronomin am Millennium Institute of Astrophysics und der University of Valparaíso, beide in Chile, in einer Pressemitteilung. „Wenn ja, wäre dies das erste Mal, dass wir die Aktivierung eines massiven Schwarzen Lochs in Echtzeit beobachten könnten.“
Schlafende Himmelsriesen
Supermassereiche Schwarze Löcher werden als solche mit einer Masse klassifiziert, die mehr als das 100.000-fache unserer Sonnenmasse beträgt. Sie befinden sich in den Zentren der meisten Galaxien, einschließlich der Milchstraße.
„Diese riesigen Monster schlafen normalerweise und sind nicht direkt sichtbar“, sagte der Co-Autor der Studie, Claudio Ricci, außerordentlicher Professor an der Universität Diego Portales in Chile, in einer Erklärung. „Im Fall von SDSS1335+0728 konnten wir das Erwachen des massiven Schwarzen Lochs beobachten, das plötzlich begann, sich an dem in seiner Umgebung verfügbaren Gas zu ernähren und sehr hell zu werden.“
Frühere Forschungen hätten inaktive Galaxien gefunden, die nach mehreren Jahren aktiv zu werden schienen, was normalerweise durch die Aktivität eines Schwarzen Lochs ausgelöst wird, aber der Prozess des Erwachens eines Schwarzen Lochs sei noch nie zuvor direkt beobachtet worden, sagte Hernández García.
Das gleiche Szenario könnte bei Sagittarius A* passieren, dem supermassiven Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße, aber Astronomen sind sich nicht sicher, wie wahrscheinlich es ist, sagte Ricci.
Astronomen können nicht ausschließen, dass es sich bei ihrer Beobachtung um eine ungewöhnlich langsame Gezeitenstörung oder ein neues, unbekanntes Himmelsphänomen handeln könnte.
„Unabhängig von der Art der Variationen liefert (diese Galaxie) wertvolle Informationen darüber, wie Schwarze Löcher wachsen und sich entwickeln“, sagte Sánchez Sáez. „Wir hoffen, dass Instrumente wie (MUSE am VLT oder die am kommenden Extremely Large Telescope) der Schlüssel zum Verständnis sein werden (warum die Galaxie heller wird).“
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