Astronomen haben beeindruckende Bilder studiert, die eine Reihe von Ringen um ein Schwarzes Loch zeigen. Die Aufnahmen wurden mit dem Chandra X-ray Observatory und dem Neil Gehrels Swift Observatory gemacht. Röntgenbilder der Riesenringe geben Aufschluss über den Staub in unserer Galaxie.
Das Schwarze Loch ist Teil eines Doppelsternsystems namens V404 Cygni, das sich etwa 7.800 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Das Schwarze Loch zieht aktiv Material von einem Begleitstern – etwa der halben Masse der Sonne – in eine Scheibe um ein unsichtbares Objekt. Dieses Material leuchtet in Röntgenstrahlen, weshalb Astronomen diese Systeme "Röntgen-Binärdateien" nennen.
Am 5. Juni 2015 entdeckte Neil Gehrels Swift einen Röntgenstrahl von V404 Cygni. Die Explosion erzeugte hochenergetische Ringe aufgrund eines Phänomens, das als Lichtecho bekannt ist. Anstelle von Schallwellen, die von den Canyonwänden abprallten, traten Lichtechos um V404 Cygni herum auf, als ein Ausbruch von Röntgenstrahlen aus dem Schwarzen-Loch-System von Staubwolken zwischen V404 Cygni und der Erde abprallte. Sternenstaub ist nicht wie Haushaltsstaub, sondern eher wie Rauch und besteht aus winzigen Partikeln.
Ein Team von Astronomen analysierte zwischen dem 30. Juni und 25. August 2015 50 Beobachtungen des Swift-Systems sowie Chandras Beobachtungen vom 11. und 25. Juli 2015.
Die Ringe erzählen Astronomen nicht nur über das Verhalten des Schwarzen Lochs, sondern auch über den Raum zwischen V404 Cygni und der Erde. Beispielsweise zeigt der Durchmesser der Ringe im Röntgenbild den Abstand zu den dazwischenliegenden Staubwolken, von denen das Licht reflektiert wird.
Befindet sich die Wolke näher an der Erde, erscheint der Ring größer und umgekehrt. Lichtechos sehen eher wie schmale Ringe als breite Ringe oder Halos aus, da der Röntgenstrahl nur eine relativ kurze Zeitdauer andauerte.
Die Forscher nutzten die Ringe auch, um die Eigenschaften der Staubwolken selbst zu untersuchen. Sie verglichen Röntgenspektren, also die Helligkeit von Röntgenstrahlen im Wellenlängenbereich, mit Computermodellen von Staub unterschiedlicher Zusammensetzung.
Die unterschiedliche Staubzusammensetzung führt dazu, dass unterschiedliche Mengen an niederenergetischer Röntgenstrahlung absorbiert werden und mit Chandra nicht nachweisbar sind. Dies ist vergleichbar damit, wie verschiedene Körperteile oder Gepäckstücke einer Person beim Passieren der Flughafensicherheit unterschiedliche Mengen an Röntgenstrahlen absorbieren, was Aufschluss über ihre Struktur und Zusammensetzung gibt.
Wissenschaftler haben festgestellt, dass der Staub wahrscheinlich eine Mischung aus Graphit- und Silikatkörnern enthält. Durch die Analyse der inneren Ringe mit Chandras Hilfe fanden sie außerdem heraus, dass die Dichte der Staubwolken nicht in alle Richtungen gleich ist. Frühere Untersuchungen haben ergeben, dass dies nicht der Fall ist.
2021-08-07 17:15:30
Autor: Vitalii Babkin