Astronomie Kosmische Katastrophe entdeckt: Schwarzes Loch zerreißt Riesenstern

Es war womöglich das leuchtstärkste vorübergehende kosmische Phänomen, das jemals beobachtet wurde: Ein gigantisches Schwarzes Loch hat einen Riesenstern im weit entfernten Sternbild Herkules zerrissen. Dabei wurde nach einigen Monaten ein gleißendes "Lichtecho" im Infrarotbereich produziert.

Die intensive Strahlung von der Trümmerscheibe um das Schwarze Loch (Zentrum) heizt den Staub extrem auf, bis er hell im Infrarot zu strahlen beginnt. Durch die zeitliche Verzögerung entsteht ein „Lichtecho“.
Die intensive Strahlung von der Trümmerscheibe um das Schwarze Loch (Zentrum) heizt den Staub extrem auf, bis er hell im Infrarot zu strahlen beginnt. Durch die zeitliche Verzögerung entsteht ein "Lichtecho". Bildrechte: Science Communication Lab für DESY

Die spektakuläre Beobachtung machte ein internationales Forschungsteam unter Federführung des Deutschen Elektronen-Synchrotrons (DESY) in Hamburg. Insgesamt waren an dem Großprojekt 49 Wissenschaftler aus 30 Institutionen beteiligt. Dabei wurde eine 4,4 Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxie untersucht, in deren Zentrum sich ein Schwarzes Loch mit der 35-millionenfachen Masse unserer Sonne befindet. Diesem Giganten war ein Riesenstern zu nahe gekommen und dann durch die Gezeitenkräfte des Schwarzen Lochs in Stücke gerissen worden

Riesenstern angezogen wie wenn man Wasser aus Badewanne lässt

"Die Gezeitenkräfte entstehen, indem das Schwarze Loch an der Vorderseite des Sterns stärker zieht als an der Rückseite", erklärt der Studien-Hauptautor Simeon Reusch. "Durch diese Differenz wird die Riesensonne zunächst in die Länge gezogen, bis sie schließlich zerreißt." Die Überreste des Sterns formen dann um das Schwarze Loch eine sogenannte Akkretionsscheibe - "ähnlich wie Wasser in einer Badewanne einen Strudel bildet, wenn man den Stöpsel zieht", wird es in der DESY-Mitteilung dazu anschaulich beschrieben.

In der Folge kreisen die Sternreste immer schneller um das Loch, heizen sich dabei auf und werden immer heller. "Diese Gezeitenkatastrophe war möglicherweise sogar das leuchtstärkste vorübergehende kosmische Phänomen, das jemals beobachtet worden ist", erläutert Marek Kowalski, der ebenfalls an der Untersuchung beteiligt war. Wegen der enormen Helligkeit gehen die Forschenden davon aus, dass es sich um eine Riesensonne handelt, die zuvor zerrissen wurde.

Interview mit Heino Falcke 12 min
Bildrechte: MDR/Boris Breuer

Dabei zeigte sich auch einige Zeit später ein sogenanntes Lichtecho. Dieses entstand durch das extreme Aufheizen des kosmischen Staubs im Umkreis von rund einem halben Lichtjahr um das Schwarze Loch. Nach einem Jahr begann der Staub schließlich, im Infrarotbereich zu leuchten. "Das Lichtecho im Infrarotbereich ist eine Schlüsselsignatur der Gezeitenkatastrophe", so Reusch. "Damit hat sich die Natur dieses aufleuchtenden Objekts verraten."

Zusätzlich zum Lichtecho wurde am Observatorium IceCube am Südpol auch ein energiereiches Neutrino gemessen, das von dem Ereignis stammen könnte. Es wäre erst das zweite Mal in der noch jungen Geschichte der Neutrino-Astronomie, dass ein Teilchen von einem zerrissenen Stern aufgefangen wurde. "Neutrinos liefern uns Einblicke in kosmische Objekte, die mit Licht und anderer elektromagnetischer Strahlung nicht möglich sind", erklärt Kowalski, der am DESY als Neutrino-Experte arbeitet. "Mit elektromagnetischer Strahlung schauen wir nur auf die Oberfläche eines Objekts. Neutrinos erreichen uns jedoch ungehindert aus dem Inneren."

Links/Studien

Die Studie "The candidate tidal disruption event AT2019fdr coincident with a high-energy neutrino" wurde als Preprint im Fachmagazin "Physical Review Letters" veröffentlicht.

pm/cdi

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