Hören Sie die beängstigenden Geräusche widerhallender schwarzer Löcher

Anatomie einer Explosion eines Schwarzen Lochs

Das Forschungsteam hat ein automatisiertes Tool namens Echo Machine entwickelt, um in Satellitendaten nach Echos von Schwarzloch-Binärdateien zu suchen.

Während ihrer Studie verwendeten die Forscher die Echomaschine, um Daten zu betrachten, die vom Röntgenteleskop der NASA namens Neutron Star Interior Composition Explorer oder NICER gesammelt wurden, das Teil der Internationalen Raumstation ist.

„Wir sehen ein neues Echo in acht Quellen“, sagte die leitende Studienautorin Jingye Wang, eine Doktorandin am Massachusetts Institute of Technology, in einer Erklärung. „Die Masse der Schwarzen Löcher reicht von der fünf- bis zur 15-fachen Masse der Sonne, und sie befinden sich alle in Doppelsystemen mit gewöhnlichen, massearmen, sonnenähnlichen Sternen.“

Nachdem die Forscher die acht Echos gesammelt hatten, verglichen sie sie, um zu sehen, wie sich das Schwarze Loch verändert, wenn es eine Welle von Röntgenstrahlen freisetzt. Ein ähnliches Bild ergab sich für die acht Binärsysteme.

Wenn Schwarze Löcher einem Stern, der ihn umkreist, Materie entziehen, können sie helle „Jets“ aus Partikeln freisetzen, die mit nahezu Lichtgeschwindigkeit in den Weltraum strömen. Das Forschungsteam stellt fest, dass das Schwarze Loch während dieses Prozesses einen letzten hochenergetischen Blitz aussendet, bevor es in einen energiearmen Zustand übergeht.

Wenn diese jüngste Explosion auftritt, könnte dies bedeuten, dass der hochenergetische Plasmaring (oder Korona) des Schwarzen Lochs energiereiche Teilchen freisetzt, bevor sie verschwinden.

Astronomen können diese Entdeckung auf supermassereiche Schwarze Löcher anwenden, die im Zentrum von Galaxien als „Motoren“ fungieren und Partikel freisetzen können, die die Entstehung von Galaxien beeinflussen könnten.

„Die Rolle von Schwarzen Löchern bei der Entwicklung von Galaxien ist eine herausragende Frage in der modernen Astrophysik“, sagte Studienautorin Irene Kara, außerordentliche Professorin für Physik am MIT, in einer Erklärung.

„Interessanterweise scheinen Doppelsterne von Schwarzen Löchern supermassereiche Schwarze Löcher zu sein. Wenn wir also Explosionen in diesen kleinen nahe gelegenen Systemen verstehen, können wir verstehen, wie ähnliche Explosionen in supermassereichen Schwarzen Löchern die Galaxien beeinflussen, in denen sie sich befinden.“

Röntgenecho in Ton umwandeln

Die Echos dieser Röntgenemissionen könnten Astronomen helfen, Schwarze Löcher zu lokalisieren. Es unterscheidet sich nicht von der Echoortung, die Fledermäuse zur Navigation verwenden. Fledermäuse geben Rufe ab, die von Hindernissen abprallen und als Echos zurückkehren, und die Länge der Echos hilft Fledermäusen, die Entfernung von Objekten zu bestimmen.

Echos von Schwarzen Löchern werden von zwei Arten von Röntgenlicht erzeugt, das von der Korona ausgestrahlt wird, und Astronomen können die Zeit nutzen, die ein Teleskop benötigt, um beide Arten zu erkennen, um zu verfolgen, wie sich das Schwarze Loch verändert, wenn es Material von einem Stern verschlingt.

Echos von Schwarzen Löchern sind keine echten Geräusche, die wir ohne Hilfe hören können, also tat sich Kara mit Kyle Kane zusammen, einem Dozenten am MIT Department of Materials Science and Engineering.Und und Ian Condry, Professor in der Abteilung für Anthropologie am MITUnd sie in Schallwellen umzuwandeln.

Das Team verfolgte Änderungen in Röntgenechos, identifizierte Zeiträume während Übergängen und verfolgte Gemeinsamkeiten in der Entwicklung jedes Ausbruchs von Schwarzen Löchern.

Das Ergebnis sieht aus wie aus einem Science-Fiction-Film der 1950er Jahre.

„Wir sind am Anfang, diese Lichtechos zu nutzen, um Umgebungen näher am Schwarzen Loch zu rekonstruieren“, sagte Kara. „Wir haben jetzt gezeigt, dass diese Echos häufig beobachtet werden, und wir sind in der Lage, die Verbindungen zwischen der Scheibe, dem Strahl und der Korona eines Schwarzen Lochs auf neue Weise zu untersuchen.“