Supermassereiche Schwarze Löcher entstehen durch aufeinanderfolgende Verschmelzungen kleinerer Schwarzer Löcher, wobei jedes seine Winkeldrehimpuls einbringt und die Rotation des resultierenden Schwarzen Lochs beschleunigt. Die Messung der Rotation supermassereicher Schwarzer Löcher bietet Hinweise auf ihre Geschichte. Jüngste Forschungen schlagen eine neue Methode vor, diese Rotation anhand des Einflusses der Schwarzen Löcher auf die Raumzeit abzuleiten.
Der betreffende Stern wurde bei einem Ereignis der gezeitenbedingten Zerstörung (TDE für Tidal Disruption Event) von einem supermassereichen Schwarzen Loch zerrissen. Diese Ereignisse treten auf, wenn sich ein Stern der gravitativen Einflusszone eines Schwarzen Lochs zu sehr annähert. Die erzeugten Gezeitenkräfte zerstreuen den Stern horizontal und dehnen ihn vertikal, ein Prozess, der als "Spaghettifizierung" bezeichnet wird und den Stern in ein Band aus Sternenmaterie verwandelt.
Ein Teil dieser Materie wird ausgestoßen, während der andere Teil eine Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch bildet. Diese Scheibe erwärmt sich durch Reibungskräfte, emittiert intensives Licht und nährt allmählich das Schwarze Loch.
Wenn sich supermassereiche Schwarze Löcher drehen, ziehen sie die umgebende Raumzeit mit sich. Dieser Effekt, als "Frame-Dragging" oder Lense-Thirring-Effekt bekannt, verursacht eine temporäre „Schwankung“ in der neu gebildeten Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch. Ein Forscherteam entdeckte, dass diese Schwankung zur Messung der Rotationsgeschwindigkeit des zentralen Schwarzen Lochs verwendet werden kann.
Um die TDEs und den Frame-Dragging-Effekt zu untersuchen, suchte das Team fünf Jahre lang nach hellen und nahen Beispielen zerrissener Sterne durch Schwarze Löcher. Im Februar 2020 entdeckten sie AT2020ocn, ein grelles Licht aus einer etwa eine Milliarde Lichtjahre entfernten Galaxie. AT2020ocn wurde vom Zwicky Transient Facility im optischen Licht entdeckt und offenbarte ein TDE, das ein supermassereiches Schwarzes Loch mit einer Masse zwischen 1 und 10 Millionen Sonnenmassen beinhaltete.
Die Emission von Röntgenstrahlen aus der präzedierenden oder „schwankenden“ Akkretionsscheibe wurde durch das NASA-Teleskop NICER auf der Internationalen Raumstation (ISS) detektiert. NICER ermöglichte die Überwachung des Ereignisses über mehrere Monate und zeigte, dass die Helligkeit und Temperatur der Röntgenstrahlen über eine Periode von 15 Tagen modulierten. Nach drei Monaten hörten diese Schwingungen auf, und die Scheibe richtete sich durch die Gravitation mit dem Schwarzen Loch aus.
Die Forschungen enthüllten eine Überraschung: Das Schwarze Loch drehte sich nicht so schnell wie erwartet, weniger als 25 % der Lichtgeschwindigkeit. Laut Pasham könnte das Vera C. Rubin Observatory, das derzeit in Chile gebaut wird, innerhalb des nächsten Jahrzehnts Tausende von TDEs entdecken, was Chancen bietet, die Lense-Thirring-Präzession zu messen und die Entwicklung supermassereicher Schwarzer Löcher zu verstehen.
Die Studie des Teams wurde am 22. Mai in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.