Lichtechos verfolgen
Supermassereiche schwarze Löcher sind enorme Materiekonzentrationen, die milliardenfach die Masse der Sonne wiegen. Ein kleiner Teil dieser Schwarzen Löcher nimmt Materie aus der Umgebung mit außergewöhnlicher Geschwindigkeit auf, was zu einer Scheibe aus Materie führt, die sich spiralförmig um das schwarze Loch dreht. Die akkretierende Materie erhitzt sich durch innere Reibung auf Millionen Grad und strahlt ausgiebig UV-, Röntgen- und optischen Wellenlängen aus, so dass diese Objekte in den meisten Teilen des beobachtbaren Universums sichtbar sind. Die Astronomen des Projekts "Advancements in black hole physics with echo mapping experiments" (REVERB_MASS) versuchten, die Strahlungsveränderungen aus den innersten Teilen der Akkretionsscheiben und der umgebenden Materie zu bestimmen. Sie suchten und fanden den "Nachhall", also Licht, das vom Strahlenkranz ausgestrahlt und dann von der umgebenden Materie absorbiert und wieder ausgestrahlt wird. Die beiden Signale wurden unabhängig voneinander festgestellt und sind durch eine Zeitverzögerung getrennt, die den Forscher den physischen Abstand zwischen der Akkretionsscheibe und der umgebenden Materie liefert. Astronomen können die Erweiterung des zurückgeworfenen Emissionssignals von Wasserstoff- und ionisierten Kohlenstoffatomen untersuchen, um die Geschwindigkeit der umgebenden Materie zu messen. Anhand der Daten vom Hubble Space Telescope, des Sloan Digital Sky Survey und des bodengestützten Large Binocular Telescope wendeten die Wissenschaftler von REVERB_MASS neue Methoden an, um die Geschwindigkeiten und Abstände der Materie rund um das schwarze Loch zu kombinieren, um die Masse der Schwarzen Löcher mit eine höheren Präzision zu schätzen, als dies je zuvor möglich war. REVERB_MASS untersuchte mithilfe von photometrischen Beobachtungen diese Zeitverzögerungen, anstelle mit spektroskopischen Beobachtungen, die das Licht nach Wellenlänge teilen – genau wie ein Prisma weißes Licht in die die Farben des Spektrums teilt, jedoch viel genauer. Fortschritte wie diese werden erhebliche Auswirkungen auf die Anwendung dieser Methoden auf eine große Anzahl von sehr weit entfernten akkretierenden Schwarzen Löchern haben, deren Licht mit dem kommenden Large Synoptic Survey Telescope beobachtet werden soll. Es wurden neue Programme zur Aufzeichnung des Wiederhalls vorgeschlagen, um diese Methoden an multiplen Atomarten der Materie rund um sehr weit entfernte Schwarze Löcher einzusetzen, und wurden mit dem Spektrometer auf dem Very Large Telescope in Chile durchgeführt. Diese Untersuchungen werden die Forschung zu akkretierenden supermassiven schwarzen Löchern in eine vollständig neue Ära der Kartierung führen. Die Ergebnisse des Projekts REVERB_MASS werden in vier Artikeln beschrieben, die in international anerkannten Fachzeitschriften veröffentlicht wurden.
Schlüsselbegriffe
Lichtechos, Schall, schwarzes Loch, Akkretionsscheibe, Reibung, Ultraviolett, Röntgen-Wellenlängen, Physik der schwarzen Löcher, Echokartierung, Strahlenkranz, Nachhall, Weltraumteleskop, Zeitverzögerung, Emissionslinien, Nachhallkartierung, aktiver galak