Licht kann möglicherweise nicht aus einem Schwarzen Loch entkommen, aber jetzt sind genug Informationen aus den Klauen eines Schwarzen Lochs entkommen, die Astronomen zum ersten Mal in der Lage waren, eine vollständige Beschreibung davon zu liefern. Ein Team von Astronomen des Harvard-Smithsonian-Zentrums für Astrophysik (CfA) und der San Diego State University hat die genauesten Messungen des Röntgenbinärsystems Cygnus X-1 durchgeführt, mit denen sie die langjährigen Geheimnisse seines Schwarzen Lochs und seines Lichts aufdecken können seine Geschichte seit seiner Geburt vor rund sechs Millionen Jahren nachzuvollziehen.
Cygnus X-1, das aus einem Schwarzen Loch besteht, das Material von seinem massiven blauen Begleitstern zieht, hat vor fast einem halben Jahrhundert starke Röntgenstrahlen emittiert. Seit ihrer Entdeckung im Jahr 1964 wurde diese galaktische Röntgenquelle intensiv von Astronomen untersucht, die versuchen, Informationen über ihre Masse und ihren Spin zu erhalten. Aber ohne eine genaue Messung der Entfernung von der Erde, die auf 5.800 bis 7.800 Lichtjahre geschätzt wurde, könnten wir uns nur vorstellen, welche Geheimnisse Cygnus X-1 birgt.
Der Astronom Mark Reid von der CfA führte sein Team dazu, mithilfe des Very Long Baseline Array (VLBA) der National Science Foundation, einem kontinentweiten Radioteleskopsystem, die genaueste Messung der Entfernung zu Cygnus X-1 zu ermitteln. Das Team hat eine direkte trigonometrische Messung von 6.070 Lichtjahren durchgeführt.
"Da keine anderen Informationen einem Schwarzen Loch entkommen können, gibt die Kenntnis seiner Masse, seines Spins und seiner elektrischen Ladung eine vollständige Beschreibung", sagt Reid, Co-Autor von drei Artikeln über Cygnus X-1, die im Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurden (hier, hier und hier verfügbar). "Die Ladung dieses Schwarzen Lochs ist nahezu Null. Die Messung seiner Masse und seines Spins vervollständigen unsere Beschreibung."
Mit ihrer neuen präzisen Entfernungsmessung zusammen mit dem Chandra-Röntgenobservatorium, dem Rossi-Röntgen-Timing-Explorer, dem fortschrittlichen Satelliten für Kosmologie und Astrophysik und Beobachtungen mit sichtbarem Licht, die über mehr als zwei Jahrzehnte durchgeführt wurden, setzte das Team das „No Hair Der Satz - die vollständige Beschreibung, von der Reid spricht - enthüllt eine kräftige Masse von fast 15 Sonnenmassen und eine Turbodrehzahl von 800 Umdrehungen pro Sekunde. "Wir wissen jetzt, dass Cygnus X-1 eines der massereichsten schwarzen Löcher in der Milchstraße ist", sagt Jerry Orosz von der San Diego State University, ebenfalls Autor des Papiers mit Reid und Lijun Gou von der CfA. "Es dreht sich so schnell wie jedes schwarze Loch, das wir jemals gesehen haben."
Als zusätzlichen Bonus hatten Beobachtungen mit dem VLBA in den Jahren 2009 und 2010 auch die Bewegung von Cygnus X-1 durch die Galaxie gemessen, was Wissenschaftler zu dem Schluss führte, dass es viel zu langsam ist, um durch die Explosion einer Supernova und ohne Beweise dafür erzeugt worden zu sein Astronomen glauben, dass dies ein großer „Tritt“ bei der Geburt war, der möglicherweise auf den dunklen Zusammenbruch eines Vorläufer-Sterns mit einer Masse zurückzuführen ist, die größer als das 100-fache der Masse der Sonne ist, die in einem starken Sternwind verloren gegangen ist. "Es gibt Vorschläge, dass sich dieses Schwarze Loch ohne eine Supernova-Explosion gebildet haben könnte, und unsere Ergebnisse stützen diese Vorschläge", sagt Reid.
Es scheint, dass Professor Stephen Hawking bei diesen Messungen seine eigenen Worte essen musste, nachdem er eine Wette mit dem Astrophysiker Kip Thorne, einem Professor für theoretische Physik am California Institute of Technology, abgeschlossen hatte, die Cygnus X-1 nicht enthielt ein schwarzes Loch.
„Cygnus X-1 ist seit vierzig Jahren das Wahrzeichen eines Schwarzen Lochs. Trotz Hawkings Zugeständnis war ich jedoch nie ganz davon überzeugt, dass es wirklich ein Schwarzes Loch enthält - bis jetzt “, sagt Thorne. "Die Daten und die Modellierung in diesen drei Artikeln liefern endlich eine vollständig endgültige Beschreibung dieses Binärsystems."
Quellen: CfA
