XRISM enthüllt erste verborgene Geheimnisse von Supernovae und Schwarzen Löchern

Die Geheimnisse des Universums werden immer weiter aufgedeckt. Die ersten Beobachtungen des XRISM-Teleskops verändern unsere Sicht auf die Materie um Schwarze Löcher und Supernovae, indem sie bislang unzugängliche Details enthüllen.

XRISM, das 2023 gestartet wurde, ist ein gemeinsames Projekt von JAXA, NASA und ESA. Seine ersten Daten stellen unser Verständnis der gewalttätigsten Objekte im Kosmos in Frage. Durch die Analyse von Röntgenstrahlen ermöglicht es XRISM, Gebiete zu erkunden, in denen heiße Plasmen dominieren.


Die erste bemerkenswerte Entdeckung betrifft den Supernovaüberrest N132D, der vor 3.000 Jahren explodierte und sich in der Großen Magellanschen Wolke, 160.000 Lichtjahre entfernt, befindet. Entgegen den Annahmen einer einfachen Blase enthüllte XRISM eine komplexe, sich rasch ausdehnende Struktur in Form eines Donuts. Dieses Plasma bewegt sich mit 1.200 km/s bei einer schwindelerregenden Temperatur von 10 Milliarden Grad. Zum Vergleich: Der Kern unserer Sonne hat eine Temperatur von 15 Millionen Grad.

Diese Daten sind entscheidend, um den Prozess der Verteilung von schweren Elementen wie Eisen im interstellaren Raum zu verstehen. Diese Stoffe spielen eine Schlüsselrolle bei der Entstehung neuer Sterngenerationen. Vor der Ankunft von XRISM war es unmöglich, so präzise Informationen zu diesen Phänomenen zu erhalten.

Das Teleskop hat auch das supermassereiche Schwarze Loch in der Galaxie NGC 4151 untersucht, das 62 Millionen Lichtjahre entfernt ist und eine Masse besitzt, die 30 Millionen Mal größer ist als die der Sonne.

Durch die Analyse von Röntgenstrahlen konnten Forscher die Materie kartieren, die um das Schwarze Loch herumwirbelt. Sie entdeckten Akkretionsscheiben sowie einen Staub- und Gas-Torus, beide wesentliche Elemente, um das Wachstum Schwarzer Löcher zu verstehen. Bevor sie in das Schwarze Loch fällt, bewegt sich die umgebende Materie allmählich nach innen bis zu einem Abstand von 0,001 Lichtjahren (etwa der Entfernung zwischen Uranus und der Sonne).

Die von XRISM verwendete Spektroskopie ermöglicht die Beobachtung der Bewegung von Eisenatomen in unübertroffenen Dimensionen. Durch das Studium dieser Materie hoffen Forscher, die Geheimnisse der Entwicklung von Galaxien zu entschlüsseln.

Diese ersten Entdeckungen markieren den Beginn einer neuen Ära der Beobachtungen. XRISM plant, in den kommenden Jahren über hundert Himmelskörper zu untersuchen, was neue Erkenntnisse über kosmische Phänomene verspricht.

Was ist ein supermassereiches Schwarzes Loch?

Ein supermassereiches Schwarzes Loch ist ein extrem dichtes Himmelsobjekt mit einer Masse, die Millionen oder sogar Milliarden Mal so groß wie die der Sonne ist. Es bildet sich in der Regel im Zentrum von Galaxien und übt eine so starke Gravitationskraft aus, dass nichts, nicht einmal Licht, ihm entkommen kann.

Diese Giganten saugen aktiv die umliegende Materie an, insbesondere in Form von Gas und Staub. Dieser Prozess bildet eine Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch, in der sich die Materie auf extreme Temperaturen aufheizt und dabei starke Strahlung, wie Röntgenstrahlen, aussendet. Astronomen nutzen diese Strahlen, um Schwarze Löcher indirekt zu beobachten.

Ein supermassereiches Schwarzes Loch spielt eine entscheidende Rolle in der Entwicklung seiner Wirtsgalaxie. Während es Materie akkumuliert, beeinflusst es seine Umgebung durch Teilchen- und Energiejets, die die Sternbildung in der Nähe verlangsamen oder beschleunigen können.

Was ist der Ereignishorizont bei einem Schwarzen Loch?

Der Ereignishorizont ist die Grenze eines Schwarzen Lochs, über die hinaus nichts, nicht einmal Licht, entkommen kann. Diese Grenze markiert den Punkt, an dem die Gravitationskraft so stark wird, dass die Fluchtgeschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit übersteigt.

Wenn der Ereignishorizont überschritten wird, wird alle Materie unwiderruflich zur Singularität hin aufgesogen, wo die klassischen physikalischen Gesetze nicht mehr gelten. Die extreme Verzerrung der Raumzeit macht es unmöglich, Informationen nach außen zu senden oder zurückzukehren.

Wie beeinflusst die Gravitation die Zeit in der Nähe eines Schwarzen Lochs?

Die Gravitation eines Schwarzen Lochs verlangsamt die Zeit in der Nähe des Ereignishorizonts. Dieses Phänomen, als gravitative Zeitdilatation bekannt, wurde von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt. Je näher man dem Schwarzen Loch kommt, desto mehr scheint die Zeit im Vergleich zu einem fernen Beobachter langsamer zu vergehen.

In der Nähe des Ereignishorizonts scheint für einen äußeren Beobachter die Zeit stillzustehen, während für das Objekt, das in das Schwarze Loch fällt, die Zeit normal weiterläuft. Diese Zeitverzerrung zeigt den tiefgreifenden Einfluss, den Gravitationsfelder auf die Zeit haben.