Supermassive Schwarze Löcher könnten riesige, wirbelnde Gas-Tsunamis beherbergen

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Die Visualisierung dieses Künstlers zeigt ein supermassives Schwarzes Loch, das an seinen äußeren Rändern von staub- und gasbildenden Tsunamis umgeben ist.(Bildnachweis: Illustration von Nima Abkenar)



Könnte Gas, das dem gravitativen Griff supermassereicher Schwarzer Löcher entweicht, im Weltraum „Tsunamis“ bilden?

In einer neuen, von der NASA finanzierten Studie nutzten Astrophysiker Computersimulationen, um die Umgebung um supermassereiche Schwarze Löcher im Weltraum zu modellieren. Sie fanden heraus, dass sich in der Nähe dieser Schwarzen Löcher massive, tsunamiartige Strukturen bilden könnten, die im Wesentlichen massive, wirbelnde Gaswände sind, die der intensiven Anziehungskraft des Schwarzen Lochs nur knapp entkommen sind. Sie glauben sogar, dass supermassereiche Schwarze Löcher die größten Tsunami-ähnlichen Strukturen im Universum beherbergen könnten.



'Was die Phänomene hier auf der Erde regiert, sind die Gesetze der Physik, die Dinge im Weltraum und sogar sehr weit außerhalb des Schwarzen Lochs erklären können', sagt Daniel Proga, Astrophysiker an der University of Las Vegas, Nevada (UNLV), sagte in einer NASA-Erklärung .

Galerie: Schwarze Löcher des Universums

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Die Visualisierung dieses Künstlers zeigt ein supermassives Schwarzes Loch, das an seinen äußeren Rändern von staub- und gasbildenden Tsunamis umgeben ist. Die hinzugefügten Nahaufnahmen zeigen die Tsunamis genauer.(Bildnachweis: Illustration von Nima Abkenar)

In dieser Studie haben die Forscher die seltsame Umgebung um supermassereiche Schwarze Löcher und die Wechselwirkung zwischen Gasen und Strahlung dort genau unter die Lupe genommen.

Supermassive Schwarze Löcher haben manchmal große Gas- und Materiescheiben, die sie umwirbeln und sie im Laufe der Zeit in einem kombinierten System speisen, das als aktiver galaktischer Kern bekannt ist. Diese Systeme, die oft Materialstrahlen ausstoßen, emittieren helle, leuchtende Röntgenstrahlen über der Scheibe, gerade außerhalb der Gravitationsreichweite des Schwarzen Lochs. Diese Röntgenstrahlung drückt Winde, die aus dem Zentrum des Systems strömen. Dies wird als „Abfluss“ bezeichnet.



Dies Röntgenstrahlung könnten auch dazu beitragen, dichtere, gasförmige Regionen in der Umgebung supermassereicher Schwarzer Löcher, sogenannte „Wolken“, zu erklären, denken die Forscher.

'Diese Wolken sind zehnmal heißer als die Sonnenoberfläche und bewegen sich mit der Geschwindigkeit des Sonnenwinds. Sie sind also eher exotische Objekte, durch die man nicht möchte, dass ein Flugzeug durchfliegt', führt Hauptautor Tim Waters, ein Postdoktorand bei UNLV, der auch Gastwissenschaftler am Los Alamos National Laboratory in New Mexico ist, sagte in derselben Erklärung.

Das Team zeigte mit Computersimulationen, wie die Atmosphäre der sich um das Schwarze Loch drehenden Scheibe beginnen kann, Gas- und Materiewellen zu bilden, die weit genug vom Schwarzen Loch entfernt ist, um sich außerhalb seiner Reichweite zu befinden. Zusammen mit den durch Röntgenstrahlung verdrängten Ausströmungswinden können diese Wellen zu massiven Tsunamis anwachsen. Diese wirbelnden Gaswellen können sich bis zu 10 Lichtjahre über die Scheibe erstrecken, fanden die Forscher heraus. Sobald sich diese Tsunami-ähnlichen Strukturen gebildet haben, stehen sie nicht mehr unter dem Einfluss des Schwarzen Lochs Schwere , laut Aussage.

In diesen Simulationen zeigten die Forscher, wie helle Röntgenstrahlung in der Nähe eines Schwarzen Lochs in heiße Gastaschen in der äußeren Atmosphäre der Scheibe eindringt. Diese heißen Plasmablasen dehnen sich in nahegelegenes, kühleres Gas an den Rändern der Scheibe aus und tragen dazu bei, die Tsunami-ähnlichen Strukturen anzutreiben. Die Blasen blockieren auch den ausströmenden Wind und lösen sich spiralförmig in separate Strukturen mit einer Größe von bis zu einem Lichtjahr. Diese Seitenstrukturen sind als Kármán-Wirbelstraßen bekannt, bei denen es sich um Wettermuster handelt, die auch auf Erde (obwohl auf der Erde dieses Muster wirbelnder Wirbel sieht ganz anders aus .)

Die Kármán-Wirbelstraßen sind nach dem ungarisch-amerikanischen Physiker Theodore von Kármán benannt, dessen Name auch die Grenze zwischen Erdatmosphäre und Raum.

Diese Forschung widerspricht früheren Theorien, die nahelegten, dass sich Wolken aus heißem Gas in der Nähe eines aktiven galaktischen Kerns spontan aufgrund von Flüssigkeitsinstabilität bilden, so die Aussage. Diese Studie widerspricht auch der bisherigen Vorstellung, dass Magnetfelder notwendig sind, um kühleres Gas von einer Scheibe um ein supermassereiches Schwarzes Loch zu bewegen.

Obwohl derzeit keine Satelliten ihre Arbeit bestätigen können, hofft das Team, seine Ergebnisse durch zukünftige Forschungen und hoffentlich Teleskopbeobachtungen zu untermauern. Darüber hinaus wurden Beobachtungen von Plasma in der Nähe aktiver galaktischer Kerne vom Chandra-Röntgenobservatorium der NASA und der European Space Agency XMM-Newton Weltraumteleskop stimmen mit den Ergebnissen dieses Teams überein, so die Aussage der NASA.

Diese Arbeit war veröffentlicht am 15. Juni im Astrophysikalischen Journal.

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