Fragen Sie Ethan Nr. 28: Wie man ein Monster füttert

Ursprünglicher Autor: Ethan Siegel
  • Übersetzung
Wir mögen all diese erstaunlichen Geschichten. Fantasie hilft, die Helden dieser Geschichten zum Leben zu erwecken.
- Daniel Tammet

Der Leser fragt:
Kürzlich wurde bekannt, dass Schütze A * in diesem Jahr auf eine Gaswolke treffen wird, und es ist wahrscheinlich, dass er sich in einen Quasar verwandeln wird.
Ich denke nicht, wegen seiner Größe - aber ich weiß nicht, wie ich es vernünftig beweisen kann, ohne Astrophysiker zu sein. Sagen Sie mir, Ethan, werden wir alle enden, wenn energiereiche Strahlen zusammen mit relativistischen Jets fast das gesamte elektromagnetische Spektrum in alle Richtungen durchlaufen?

Пояснение из Вики: Стрелец A* (лат. Sagittarius A*, Sgr A*; произносится «Стрелец А со звездочкой» — компактный радиоисточник, находящийся в центре нашей галактики, входит в состав радиоисточника Стрелец А. Излучает также в инфракрасном, рентгеновском и других диапазонах. Представляет собой сверхмассивный объект (вероятно, чёрную дыру), окружённый горячим радиоизлучающим газовым облаком диаметром около 1,8 пк. Расстояние до радиоисточника составляет около 26 тыс. св. лет, масса центрального объекта — 4,3*106 солнечных.

Для начала рассмотрим то, что у нас есть.

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Dies ist eine Ansicht des Zentrums unserer Galaxie, die durch Überlagerung mehrerer Bilder zusammengestellt wurde, die in verschiedenen Bereichen erhalten wurden, einschließlich Röntgenstrahlen, sichtbarem und infrarotem Licht. Das Zentrum der Galaxie ist der am dichtesten besiedelte Ort von allen, den wir in einer Million Lichtjahren von beiden Seiten von uns finden können. Unten habe ich den Mittelpunkt der Galaxie im Bild maximiert.

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Wenn wir nur die Sterne und ihre Bewegung betrachten, können wir an diesem Punkt im Raum eine wichtige Schlussfolgerung über die Schwerkraft ziehen - die Sterne bewegen sich in geschlossenen elliptischen Bahnen (in drei Dimensionen) um ein bestimmtes Zentrum.

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Und kein Licht kommt von diesem Zentrum, aber nach den Bewegungen der Sterne zu urteilen, müssen dort mindestens 4 Millionen Sonnenmassen sein. Heute ist dieses Objekt als Schütze A * bekannt, ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße und das massereichste Objekt in unserer Galaxie.

Noch interessanter wird alles, wenn wir nicht nur die Sterne, sondern auch andere Objekte betrachten - zum Beispiel Gas- und Staubwolken.

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Wie erwartet kann man in jeder Galaxie Gaswolken jeglicher Art finden - molekular, ionisiert, komprimierbar, stationär, schnell usw. Alle von ihnen befinden sich im Zentrum und in unserer Galaxie. In diesem Sinne unterscheidet sich das Zentrum nicht von anderen Orten in der Galaxie.

Aber im Zentrum gibt es noch einen anderen Unterschied: Es gibt einen Körper mit einer Masse von 4 Millionen Solarzellen, und dieser ist uns von so großen Objekten am nächsten, die sich nur 25.000 bis 27.000 Lichtjahre von uns entfernt befinden.

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Mit verschiedenen Instrumenten, die dem Very Large Telescope in Chile zur Verfügung standen, verfolgten wir einige Wolken im Zentrum der Galaxie und suchten nach Objekten, die in der Nähe des ultramassiven Zentrums vorbeiziehen.

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Dies ist für uns von Interesse, da jedes relativ kleine Objekt, das sich einem massiven Objekt nähert, in Stücke gerissen, erhitzt und mit Beschleunigung in die Mitte fällt. Dies gilt auch für unser langweiliges Sonnensystem, in dem wir das Ergebnis eines Kometen gesehen haben, der auf einen massiven Planeten trifft. 1994 wurde der Komet Shoemaker-Levy von Jupiter auseinandergerissen und fiel auf den Planeten, was Amateuren und Astronomieprofis einen hervorragenden Anblick bot.

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Wenn jedoch ein Objekt auf ein Schwarzes Loch trifft, werden seine Atome so heiß, dass sie sich in Ionen verwandeln - sie zerfallen in einen positiv geladenen Kern und freie Elektronen. Und da Schwarze Löcher neben großen Massen auch starke Magnetfelder aufweisen, beginnen diese Partikel stark zu beschleunigen, was zu enormen Energieemissionen führt.

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Diese Phänomene treten überall im Universum auf - sowohl in nahe gelegenen Galaxien wie Centauri A als auch in entfernten Quasaren.

Was ist mit dem Zentrum unserer Galaxie? Keiner der Sterne wird mit einem ultramassiven Objekt kollidieren, und die auf Röntgen- und Infrarotbildern sichtbaren Blitze waren klein und nicht beeindruckend. Unser Schwarzes Loch wird also praktisch nicht gefüttert.

Aber alles kann sich ändern.

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Die 2002 erstmals festgestellte Hochgeschwindigkeitsgaswolke hat bereits doppelt so viel beschleunigt wie die ursprüngliche Geschwindigkeit und fliegt jetzt mit einer Geschwindigkeit von etwa 2000 km / s (etwa 1% der Lichtgeschwindigkeit). Es findet nur in einem Radius von 3100 um den Ereignishorizont vom Schwarzen Loch statt. Das Bild zeigt, dass die Wolke bereits 2011 ihre Form geändert hat und ihre Temperatur auf 600 K steigt!

Wissenschaftler haben bereits simuliert, was wir in den kommenden Jahren erwarten müssen - und das muss man gesehen haben:



Aber egal wie wunderbar dieses Ereignis ist - und aus wissenschaftlicher Sicht wird es uns viele Informationen über das Zentrum unserer Galaxie und über die dynamischen Prozesse in der Nähe von Schwarzen Löchern geben - dies ist nicht die Katastrophe, auf die die beeindruckendsten Bürger warten.

Erstens wiegt diese Wolke nur ein Vielfaches der Erde - dies reicht eindeutig nicht für einen großen Energieschub aus. Zweitens ist die Entfernung von 3100 Radien des Ereignishorizonts keineswegs gering: Für unser Schwarzes Loch ist die Entfernung, der sich die Wolke nähert, zehnmal größer als die Entfernung von der Sonne zu Pluto. Drittens wird ein Gas, das direkt mit einem Schwarzen Loch in Kontakt kommt, jahrzehntelang dorthin gelangen.

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Alle Schwarzen Löcher sollten eine Akkretionsscheibe haben, die aus Materie besteht, die durch die Schwerkraft auseinandergerissen und um sie herum konzentriert wurde. Bei dieser Gelegenheit erhalten wir auch viele Informationen, wenn wir sehen, wie eine Gaswolke mit unserem Schwarzen Loch interagiert. Darüber hinaus können wir eine bestimmte Menge Röntgenstrahlen von einem beschleunigenden heißen Gas einfangen, wodurch auch unser Wissen über das Zentrum der Galaxie wieder aufgefüllt wird.

Das interessanteste wird 2018 beginnen. Erinnerst du dich an diese Animation über das Bewegen im Zentrum der Galaxie? Ich werde es wieder bringen, gerade jetzt auf den Stern SO-2 achten.

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Im Jahr 2018 wird es viel näher am Zentrum der Galaxie vorbeiziehen als eine Gaswolke, und es muss mit dieser Wolke interagieren und durch das Gas hindurchtreten, das von einem Schwarzen Loch angezogen wird. In diesem Moment können wir sowohl die allgemeine Relativitätstheorie als auch einige Bestimmungen der Astrophysik interstellaren Gases überprüfen.

Dies ist eine großartige Entdeckung für die Wissenschaft, und wir werden viel darüber lernen können, wie unser Universum unter ziemlich extremen Bedingungen funktioniert. Aber für Liebhaber des Endes der Welt ist dies ein schlechter Kandidat. Bestenfalls erhalten sie einen kleinen Röntgenstrahl, aber die meisten Strahlen werden senkrecht zur Ebene der Galaxie und nicht in unsere Richtung gerichtet.

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