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Albert Einstein hatte Recht: Es gibt eine Region am Rand von Schwarzen Löchern, in der Materie nicht mehr in der Umlaufbahn bleiben kann und in sie hineinfällt, wie es seine Gravitationstheorie vorhersagte.
Verwendung von Teleskopen, die es erkennen können „Wir haben diese Region ignoriert, weil uns die Daten fehlten“, sagte der Forscher Andrew Mummery, Hauptautor der Studie, die am Donnerstag in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurde. „Aber jetzt, wo wir es wissen, können wir es nicht anders erklären.“
Dies ist nicht das erste Mal, dass Schwarze Löcher zur Bestätigung von Einsteins großer Theorie, auch bekannt als Allgemeine Relativitätstheorie, beitragen. Das erste Foto eines Schwarzen Lochs aus dem Jahr 2019 hatte bereits die grundlegende Hypothese des revolutionären Physikers bestärkt, dass Schwerkraft nur Materie ist, die das Gefüge der Raumzeit beugt.
Viele von Einsteins anderen Vorhersagen haben sich im Laufe der Jahre als richtig erwiesen, darunter Gravitationswellen und die universelle Geschwindigkeitsbegrenzung. „Er ist ein Typ, gegen den man zum jetzigen Zeitpunkt kaum wetten kann“, sagte Mummery, ein Leverhulme-Peierls-Forscher in der Physikabteilung der Universität Oxford im Vereinigten Königreich.
„Wir haben uns speziell für dieses entschieden – das war immer der Plan. „Wir haben sehr lange darüber gesprochen, ob wir es jemals finden könnten“, sagte Mummery. „Die Leute sagten, es wäre unmöglich, daher ist es wirklich aufregend zu bestätigen, dass es da ist.“
„Wie der Rand eines Wasserfalls“
Das beobachtete Schwarze Loch befindet sich in einem System namens MAXI J1820+070, das aus einem Stern, der kleiner als die Sonne ist, und dem Schwarzen Loch selbst besteht, dessen Masse auf 7 bis 8 Sonnenmassen geschätzt wird. Astronomen nutzten die Weltraumteleskope NuSTAR und NICER der NASA, um Daten zu sammeln und zu verstehen, wie heißes Gas, Plasma genannt, vom Stern in das Schwarze Loch gezogen wird.
NuSTAR ist die Abkürzung für Nuclear Spectroscopic Telescope Array, das die Erde umkreist, und NICER, früher bekannt als Neutron Star Interior Composition Explorer, befindet sich auf der Internationalen Raumstation.
„Um diese Schwarzen Löcher herum befinden sich große Materialscheiben (von nahegelegenen Sternen)“, sagte Mummery. „Das meiste davon ist stabil, das heißt, es kann sich frei bewegen. Es ist wie ein Fluss, während die abstürzende Region wie der Rand eines Wasserfalls ist: Alle Unterstützung ist weg und man stürzt kopfüber ab. Das meiste, was man sehen kann, ist der Fluss, aber ganz am Ende gibt es dieses kleine Gebiet, das im Grunde das ist, was wir gefunden haben“, fügte er hinzu und wies darauf hin, dass der „Fluss“ zwar weithin beobachtet wurde, es sich jedoch um den ersten Beweis dafür handelt Existenz des Flusses. “Kaskade.”
Im Gegensatz zum Ereignishorizont, der näher am Zentrum des Schwarzen Lochs liegt und nichts, einschließlich Licht und Strahlung, entweichen lässt, kann in der „Absinkregion“ immer noch Licht entweichen, aber die Materie wird durch die starke Anziehungskraft der Schwerkraft, Mummery, verurteilt. erklären.
Die Ergebnisse der Studie könnten Astronomen helfen, die Entstehung und Entwicklung von Schwarzen Löchern besser zu verstehen. „Wir können wirklich etwas über sie lernen, indem wir diese Region studieren, weil sie direkt am Rand liegt und uns daher die meisten Informationen liefert“, sagte Mummery.
Was der Studie fehlt, ist ein tatsächliches Bild des Schwarzen Lochs, weil es zu klein und zu weit entfernt ist. Aber ein anderes Team von Oxford-Forschern arbeitet an etwas noch Besserem als einem Bild: dem ersten Film eines Schwarzen Lochs. Um dies zu erreichen, muss das Team zunächst ein neues Observatorium bauen, das Africa Millimeter Telescope in Namibia, das Mummery innerhalb eines Jahrzehnts online stellen möchte. Das Teleskop, das der internationalen Zusammenarbeit Event Horizon Telescope beitreten wird, die 2019 das bahnbrechende Bild des Schwarzen Lochs aufgenommen hat, wird es Wissenschaftlern ermöglichen, große Schwarze Löcher im Zentrum der Milchstraße und darüber hinaus zu beobachten und zu filmen.
Eine Verbindung zur Vergangenheit
Laut Christopher Reynolds, Professor für Astronomie an der University of Maryland in College Park, ist die Suche nach konkreten Beweisen für die „Absinkregion“ ein wichtiger Schritt, der es Wissenschaftlern ermöglichen wird, Modelle für das Verhalten der Materie um ein Schwarzes Loch deutlich zu verfeinern. „Damit lässt sich beispielsweise die Rotationsgeschwindigkeit eines Schwarzen Lochs messen“, sagte Reynolds, der nicht an der Studie beteiligt war.
Dan Wilkins, ein Forscher an der Stanford University in Kalifornien, nennt dies eine aufregende Entwicklung und weist darauf hin, dass es im Jahr 2018 zu einer Explosion extrem hellen Lichts kam, das von einem der Schwarzen Löcher unserer Galaxie ausging und mit überschüssigem hochenergetischem Licht verbunden war. Röntgenstrahlen.
„Wir vermuteten damals, dass dieser Überschuss von heißem Material in der ‚Tauchregion‘ herrührte, aber wir hatten keine vollständige theoretische Vorhersage, wie diese Emission aussehen würde“, sagte Wilkins, der ebenfalls nicht an der Studie beteiligt war. neue Studie.
Diese Studie führt diese Berechnung tatsächlich durch, fügte er hinzu, indem sie Einsteins Gravitationstheorie nutzte, um vorherzusagen, wie Röntgenstrahlen aussehen würden, die von Materialien in der „Tauchregion“ um ein Schwarzes Loch emittiert werden, und sie mit Daten dieser Lichtexplosion im Jahr 2018 vergleicht .
„Dies wird im nächsten Jahrzehnt ein erstklassiger Entdeckungsraum sein“, sagte Wilkins, „da wir auf die nächste Generation von Röntgenteleskopen blicken, die uns detailliertere Messungen der innersten Regionen direkt außerhalb der Ereignishorizonte von Schwarzen Löchern liefern werden.“
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