19/11/2011 - Erste vollständige Messung eines schwarzen Lochs

Menéame

Zum ersten Mal haben Astronomen eine vollständige Beschreibung eines schwarzen Loches, eine Konzentration von Masse so dicht, dass auch das Licht nicht entfliehen kann aus seinem leistungsfähigen Gravitationsstreifen. Ihre genauen Messungen haben es ermöglicht, die Geschichte des Objekts seit seiner Geburt vor etwa sechs Millionen Jahren wieder aufzubauen.

Unter Verwendung mehrerer Teleskope, die sowohl auf Erde als auch auf Umlaufbahn basieren, entlarvten Wissenschaftler die Geheimnisse von Cygnus X-1, einem bekannten binären Sternsystem, das vor einem halben Jahrhundert durch seine starke Röntgenstrahlung entdeckt wurde. Das System besteht aus einem schwarzen Loch und einem Partnerstern, der als Material für die Zeichnung des schwarzen Lochs dient. Die Bemühungen der Wissenschaftler haben zu den präzisesten Messungen geführt, die je aus der Masse eines schwarzen Lochs und seiner Rotationsgeschwindigkeit gewonnen wurden.

"Da keine anderen Informationen aus einem schwarzen Loch entkommen können, wissend, seine Masse, Drehung und elektrische Ladung erhalten Sie eine vollständige Beschreibung davon," sagte Mark Reid vom Harvard-Smithsonian Zentrum für Astrophysik (CfA). "Die Last dieses schwarzen Lochs ist fast Null, so dass die Messung seiner Masse und Drehung macht unsere Beschreibung vollständig," fügte er hinzu.

Obwohl Cygnus X-1 seit seiner Entdeckung intensiv studiert wurde, wurden frühere Versuche zur Messung seiner Masse und Drehung von einer genauen Messung der Entfernung von der Erde begleitet. Reid führte ein Team an, das das Radioteleskop VLBA (Very Large Baseline Array) benutzte, um eine direkte trigonometrische Messung durchzuführen. Seine Beobachtungen stellten einen Abstand von 6.070 Lichtjahre fest, während die früheren Schätzungen von 5.800 bis 7.800 Lichtjahre schwankten.

800 ZEHN ZU ZWEIN

Mit der neuen und präzisen Messung wurden die Observatorien Chandra und Rossi, das fortgeschrittene Satelliten für Kosmologie und Astrophysik, und über zwei Jahrzehnte hinweg sichtbare Lichtbeobachtungen verwendet, um zu berechnen, dass das Schwarze Loch in Cygnus X-1 fast 15 Mal so massiv ist wie unsere Sonne und mehr als 800 Mal pro Sekunde kreist.

"Diese neuen Informationen geben uns wichtige Hinweise darauf, wie das schwarze Loch geboren wurde, was wiegt und wie schnell es dreht," sagte Reid. "Eine gute Messung der Entfernung war entscheidend," fügte Reid hinzu.

"Jetzt wissen wir, dass Cygnus X-1 eines der größten schwarzen Sternenlöcher in der Milchstraße ist," sagte Jerry Orosz von der San Diego State University. "Schritt schneller als jedes schwarze Loch, das wir je gesehen haben," fügte er hinzu.

Neben der Messung der Distanz haben die Beobachtungen des VLBA 2009 und 2010 auch die Bewegung von Cygnus X-1 durch unsere Galaxie gemessen. Diese Bewegung ist zu langsam, als dass das Schwarze Loch durch eine Explosion von Supernova verursacht wurde. "Es gibt Hinweise darauf, dass dieses schwarze Loch ohne die Explosion einer Supernova entstanden wäre, und unsere Ergebnisse unterstützen diese Möglichkeit," sagte Reid.

Reid, Orosz und Gou Lijun, auch vom CfA, sind die wichtigsten Autoren von drei Studien über Cygnus X-1, die im Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurden.

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