Astronomen beobachten erwachendes schwarzes Loch in Echtzeit

BerlinEnde 2019 wurde die Galaxie SDSS1335+0728 plötzlich heller. Astronomen wollten herausfinden, warum dies geschah. Sie nutzten Daten von Weltraum- und Bodenobservatorien, einschließlich des Very Large Telescope am Europäischen Südsternwart (ESO).

Hier sind die Ergebnisse:

• Die Galaxie ist nun deutlich heller.
• Die Veränderungen in ihrer Helligkeit sind ungewöhnlich.
• Wahrscheinlich ist ein massives Schwarzes Loch in ihrem Zentrum erwacht.

Paula Sánchez Sáez ist Astronomin am ESO in Deutschland. Sie ist die Hauptautorin einer neuen Studie in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics. Sie berichtet, dass diese Galaxie jahrelang ruhig und inaktiv wirkte. Doch im Dezember 2019 begann ihr Kern plötzlich, viel heller zu leuchten.

SDSS1335+0728 ist inzwischen dafür bekannt, einen hellen, kompakten Bereich zu haben, der von einem massereichen Schwarzen Loch angetrieben wird, das als "aktiver galaktischer Kern" (AGN) bezeichnet wird. Einige Ereignisse, wie Supernova-Explosionen, können Galaxien ebenfalls erleuchten lassen, aber diese Ereignisse dauern nur von einigen Dutzend bis zu einigen hundert Tagen.

SDSS1335+0728, eine Galaxie in 300 Millionen Lichtjahren Entfernung im Sternbild Jungfrau, ist einzigartig. Sie wird seit mehr als vier Jahren immer heller. Diese Helligkeitsveränderungen sind unvergleichlich und haben die Astronomen gezwungen, eine neue Erklärung dafür zu finden.

Das Team nutzte frühere Daten und neue Beobachtungen, um die Galaxie zu untersuchen. Sie analysierten Informationen vom X-shooter-Instrument am VLT der ESO in Chile. Vor Dezember 2019 strahlte die Galaxie Licht in ultravioletten, optischen und infraroten Wellenlängen aus. Nach Dezember 2019 begann SDSS1335+0728 deutlich mehr Licht in diesen Wellenlängen abzugeben und fing im Februar 2024 an, Röntgenstrahlen auszusenden.

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„Dieses Verhalten ist ungewöhnlich“, sagt Sánchez Sáez vom Millennium-Institut für Astrophysik in Chile. Lorena Hernández García, Mitautorin am selben Institut und an der Universität Valparaíso, vermutet, dass sie beobachten, wie das Zentrum der Galaxie aktiv wird.

Massive Schwarze Löcher haben eine Masse, die mehr als hunderttausend Mal größer ist als die unserer Sonne. Sie befinden sich in den Zentren der meisten Galaxien, einschließlich unserer Milchstraße. Laut Claudio Ricci von der Universidad Diego Portales sind diese Schwarzen Löcher normalerweise weder aktiv noch sichtbar. Das Schwarze Loch in SDSS1335+0728 begann, umliegendes Gas zu verschlingen, was es hell erscheinen ließ.

Dieser Vorgang wurde bisher noch nie beobachtet. Frühere Studien zeigten, dass inaktive Galaxien nach vielen Jahren wieder aktiv werden. Aber erstmals erwacht ein schwarzes Loch in Echtzeit. Ricci vom Kavli-Institut für Astronomie und Astrophysik an der Peking-Universität in China meint, dass dies auch bei dem schwarzen Loch unserer Milchstraße, Sgr A*, passieren könnte. Allerdings wissen wir nicht, wie wahrscheinlich dies ist.

Weitere Beobachtungen sind erforderlich, um andere mögliche Erklärungen auszuschließen. Eine mögliche Erklärung könnte ein langsames Ereignis sein, bei dem ein Stern einem Schwarzen Loch zu nahe kommt und auseinandergerissen wird. Sollte dies der Fall sein, wäre es das längste und schwächste Ereignis dieser Art, das wir je gesehen haben.

Die Veränderungen in der Galaxie ermöglichen es uns, mehr über Schwarze Löcher und deren Entwicklung zu erfahren. Sánchez Sáez erläutert, dass Instrumente wie MUSE am VLT und das zukünftige Extremely Large Telescope (ELT) das Verständnis dafür erleichtern werden, warum die Galaxie heller wird.

Das Zwicky Transient Facility (ZTF) Teleskop in den USA entdeckte zuerst die ungewöhnliche Helligkeit der Galaxie. Die chilenisch geführte Gruppe ALeRCE identifizierte sie als aktiven galaktischen Kern. Alte Daten stammten aus vielen Quellen, wie beispielsweise von NASAs WISE und GALEX, der Zwei-Mikron-All-Sky-Umfrage (2MASS), der Sloan Digital Sky Survey (SDSS) und dem eROSITA-Instrument an Bord von Spektr-RG. Weitere Beobachtungen wurden mit verschiedenen Observatorien durchgeführt, einschließlich des VLT der ESO sowie der Swift- und Chandra-Röntgenobservatorien der NASA.