Seltsamer Fall von M82 X-1: Ein seltenes mittelgroßes Schwarzes Loch

Astronomen haben Archivdaten eines Röntgensatelliten verwendet, um zu identifizieren, was sie jetzt für ungewöhnlich haltenmittelgroßschwarzes Loch. Wir wissen vonstellare schwarze löchergebildet von sterbenden Sternen; sie sind relativ klein und messen bis zu etwa 25 mal die Masse unserer Sonne. Und wir wissen vonSupermassive Schwarze Löcher– heute vermutlich in den Kernen der meisten Galaxien zu finden – enthält das Hunderttausende bis Milliardenfache der Sonnenmasse. Aber das Schwarze Loch namens M82 X-1 – die hellste Röntgenquelle in der 12 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie Messier 82 oder M82 – soll etwa das 400-fache der Sonnenmasse haben. Und diese Eigenschaft macht es sehr selten.

Tod Strohmayer, Astrophysiker am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, kommentierte den Mangel an mittelgroßen Schwarzen Löchern:

Zwischen den beiden Extremen stellarer und supermassiver Schwarzer Löcher ist es eine echte Wüste mit nur etwa einem halben Dutzend Objekten, deren abgeleitete Massen sie im Mittelgrund platzieren.

Astronomen von Goddard und der University of Maryland, College Park (UMCP) vermuten seit mindestens einem Jahrzehnt, dass M82 X-1 mittelgroß ist, aber überzeugende Beweise, die ausschließen, dass es sich um ein stellares Schwarzes Loch handelt, erwiesen sich als schwer fassbar. Beim Durchgehen vergangener RXTE-Beobachtungen fanden die Astronomen spezifische Helligkeitsänderungen, die ihnen halfen, zu bestimmen, dass M82 X-1 400 Sonnenmassen misst. Die NASA sagte in einer Pressemitteilung:

Wenn Gas auf ein Schwarzes Loch fällt, erwärmt es sich und emittiert Röntgenstrahlen. Veränderungen der Röntgenstrahlhelligkeit spiegeln Veränderungen wider, die im Gas auftreten. Die schnellsten Schwankungen treten am Rand des Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs auf, dem Punkt, über den nichts, nicht einmal Licht, entweichen kann.

Astronomen nennen diese rhythmischen Pulse quasi-periodische Schwingungen oder QPOs. Bei stellaren Schwarzen Löchern haben Astronomen festgestellt, dass die QPOs umso langsamer sind, je größer die Masse ist, aber sie konnten nicht sicher sein, dass das, was sie von M82 X-1 aus sahen, eine Erweiterung dieses Musters war.



Beim Rückblick auf Archivdaten des NASA-Satelliten Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) fanden Astronomen ein verräterisches 3:2-Rhythmusmuster von M82 X-1. Das heißt, für jeweils drei Pulse von einem Mitglied eines QPO-Paares pulst sein Partner zweimal. Der 3:2-Rhythmus half Astronomen, die Masse von M82 X-1 mit etwa 400 Sonnenmassen zu bestimmen, was es in eine Kategorie mit nur einer Handvoll anderer bekannter mittelgroßer Schwarzer-Loch-Kandidaten einordnete.

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Dieses zusammengesetzte Bild zeigt die nahe Galaxie Messier 82. Das Schwarze Loch M82 X-1 mittlerer Masse ist das hellste Objekt im Einschub. Bildnachweis: Vollfeld – Röntgen: NASA / CXC / JHU / D. Strickland; optisch: NASA / ESA / STScI / AURA / Hubble Heritage Team; IR: NASA / JPL-Caltech /Univ. von AZ / C. Engelbracht; Einschub – NASA / CXC / Tsinghua University / H. Feng et al.

Dieses zusammengesetzte Bild zeigt die nahe Galaxie Messier 82. Das Schwarze Loch M82 X-1 mittlerer Masse ist das hellste Objekt im Einschub. Bildnachweis: Vollfeld – Röntgen: NASA / CXC / JHU / D. Strickland; optisch: NASA / ESA / STScI / AURA / Hubble Heritage Team; IR: NASA / JPL-Caltech /Univ. von AZ / C. Engelbracht; Einschub – NASA / CXC / Tsinghua University / H. Feng et al.


Fazit: Ein als M82 X-1 bekannter Kandidat für ein Schwarzes Loch scheint eine Masse von etwa 400 Sonnen zu haben, was ihn zu einem von nur einem halben Dutzend bekannter mittelgroßer Schwarzer Löcher macht.