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Erster Beweis dafür, dass es um Schwarze Löcher im Weltraum „Absenkungsregionen“ gibt

Ein Schwarzes Loch zieht Materie von einem Begleitstern zu sich und bildet eine Scheibe, die das Schwarze Loch umkreist, bevor sie in es hineinfällt. Bildnachweis: NASA / CXC/ M. Weiss.

Ein internationales Team unter der Leitung von Physikforschern der Universität Oxford hat bewiesen, dass Einstein mit einer wichtigen Vorhersage über Schwarze Löcher Recht hatte. Mithilfe von Röntgendaten, um Einsteins Gravitationstheorie zu testen, liefert ihre Studie den ersten Beobachtungsbeweis dafür, dass es um Schwarze Löcher eine „Eintauchregion“ gibt: einen Bereich, in dem Materie aufhört, sich um das Loch zu drehen, und direkt hineinfällt. dass diese Region einige der stärksten Gravitationskräfte ausübt, die jemals in der Galaxie identifiziert wurden. Die Ergebnisse wurden veröffentlicht in Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.

Die neuen Erkenntnisse sind Teil einer größeren Untersuchung der außergewöhnlichen Geheimnisse rund um Schwarze Löcher durch Astrophysiker der Universität Oxford. Diese Studie konzentrierte sich auf kleinere Schwarze Löcher relativ nahe an der Erde und nutzte Röntgendaten, die von den Weltraumteleskopen Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) und Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) gesammelt wurden. Später in diesem Jahr hofft ein zweites Oxford-Team, im Rahmen einer europäischen Initiative der Aufnahme der ersten Videos von größeren, weiter entfernten Schwarzen Löchern näher zu kommen.

Im Gegensatz zu Newtons Gravitationstheorie besagt Einsteins Theorie, dass es bei ausreichend geringer Entfernung zu einem Schwarzen Loch für Teilchen unmöglich ist, sicher kreisförmigen Umlaufbahnen zu folgen. Stattdessen „tauchen“ sie schnell mit nahezu Lichtgeschwindigkeit auf das Schwarze Loch zu. Die Oxford-Studie untersuchte diese Region erstmals eingehend und nutzte Röntgendaten, um die von Schwarzen Löchern erzeugte Kraft besser zu verstehen.

„Dies ist das erste Mal, dass wir gesehen haben, wie Plasma, das vom äußeren Rand eines Sterns freigesetzt wird, seinen endgültigen Fall in die Mitte eines Schwarzen Lochs erfährt, ein Prozess, der in einem System stattfand, das sich vor etwa zehntausend Jahren befand – Licht, “, sagte Dr. Andrew Mummery. , von der Universität Oxford, der die Studie leitete. „Was wirklich aufregend ist, ist, dass es in der Galaxie viele Schwarze Löcher gibt und wir jetzt über eine leistungsstarke neue Technik verfügen, um sie zur Untersuchung der stärksten bekannten Gravitationsfelder zu nutzen.“

„Einsteins Theorie sagte voraus, dass es diesen endgültigen Herbst geben würde, aber dies ist das erste Mal, dass wir nachweisen konnten, dass er passiert“, fuhr Dr. Mummery fort. „Stellen Sie es sich wie einen Fluss vor, der sich in einen Wasserfall verwandelt: Bisher haben wir auf den Fluss geschaut. Dies ist unser erster Blick auf den Wasserfall.“

„Wir glauben, dass dies eine aufregende neue Entwicklung in der Erforschung von Schwarzen Löchern darstellt, die es uns ermöglicht, diesen letzten Bereich um sie herum zu untersuchen. Nur dann können wir die Gravitationskraft vollständig verstehen“, fügte Mummery hinzu. „Dieser letzte Plasmatauchgang findet am äußersten Rand eines Schwarzen Lochs statt und zeigt Materie, die in ihrer stärksten möglichen Form auf die Schwerkraft reagiert.“

Astrophysiker versuchen seit einiger Zeit zu verstehen, was in der Nähe der Oberfläche des Schwarzen Lochs geschieht, und haben dies durch die Untersuchung der Materiescheiben erreicht, die sie umkreisen. Es gibt eine letzte Region der Raumzeit, die sogenannte Tauchregion, in der es unmöglich ist, einen endgültigen Abstieg in das Schwarze Loch zu stoppen, und die umgebende Flüssigkeit praktisch dem Untergang geweiht ist.

Unter Astrophysikern wird seit vielen Jahrzehnten darüber diskutiert, ob die sogenannte Tauchregion nachweisbar wäre. Das Oxford-Team hat die letzten zwei Jahre mit der Entwicklung von Modellen verbracht und demonstriert in der gerade veröffentlichten Studie seinen ersten bestätigten Nachweis, der mithilfe von Röntgenteleskopen und Daten der Internationalen Raumstation erzielt wurde.

Während sich diese Studie auf kleine Schwarze Löcher näher an der Erde konzentriert, ist ein zweites Studienteam der University of Oxford Physics Teil einer europäischen Initiative zum Bau eines neuen Teleskops, des Africa Millimeter Telescope, das unsere Fähigkeit, Schwarze Löcher direkt abzubilden, erheblich verbessern würde . . Es wurden bereits mehr als 10 Millionen Euro an Fördermitteln gesichert, von denen ein Teil mehrere frühe Doktoranden in Astrophysik von der University of Namibia in enger Zusammenarbeit mit dem Team der Oxford University of Physics unterstützen wird.

Das neue Teleskop soll es erstmals ermöglichen, große Schwarze Löcher im Zentrum unserer eigenen Galaxie und weit darüber hinaus zu beobachten und zu filmen. Wie kleine Schwarze Löcher sollten auch große Schwarze Löcher einen sogenannten „Ereignishorizont“ haben, der Materie spiralförmig aus dem Weltraum in Richtung ihres Zentrums zieht, während sich das Schwarze Loch dreht. Dabei handelt es sich um nahezu unvorstellbare Energiequellen, und das Team hofft, sie zum ersten Mal beim Rotieren beobachten und filmen zu können.

Die Studie „Kontinuierliche Emission aus der Eintauchregion von Schwarzlochscheiben“ wurde in den Monthly Notices of the Astronomical Society veröffentlicht.

Mehr Informationen:
Andrew Mummery et al., Kontinuierliche Emission aus dem Inneren der Absturzregion von Schwarzlochscheiben, Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (2024). DOI: 10.1093/mnras/stae1160

Zitat: Erster Beweis dafür, dass „Absturzregionen“ um Schwarze Löcher im Weltraum existieren (25. Mai 2024), abgerufen am 27. Mai 2024 von https://phys.org/news/2024-05-proof-plunging-regions-black -holes. html

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By rb8jg

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