Schwarzes Loch sorgt für hellsten Lichtausbruch aller Zeiten

Beim Zerreißen eines Sterns: Schwarzes Loch erzeugt hellsten Lichtausbruch aller Zeiten

Ein Schwarzes Loch hat beim Zerreißen eines Sterns den hellsten Lichtausbruch erzeugt, der je beobachtet wurde – so hell wie zehn Billionen Sonnen.

Astronomen haben ein Ereignis dokumentiert, das selbst im Maßstab des Universums außergewöhnlich ist: Ein supermassereiches Schwarzes Loch hat beim Zerreißen eines Sterns den hellsten Lichtausbruch erzeugt, der bislang gemessen wurde – zehn Billionen Mal so hell wie unsere Sonne.

Die Beobachtung stammt aus dem Jahr 2018. Doch erst jetzt konnte ein internationales Forschungsteam die Daten vollständig auswerten. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Nature Astronomy veröffentlicht.

Ein Stern kommt zu nah – und wird zerrissen

Im Zentrum einer Galaxie, rund zehn Milliarden Lichtjahre entfernt, geriet ein massereicher Stern in den Einflussbereich eines supermassiven Schwarzen Lochs mit etwa 500 Millionen Sonnenmassen. Der Stern wurde dabei von extremen Gezeitenkräften auseinandergerissen. Seine Trümmer stürzten in die rotierende Scheibe rund um das Schwarze Loch und setzten dabei gewaltige Strahlung frei.

Matthew Graham vom California Institute of Technology (Caltech), das die Entdeckung mit dem Palomar Observatory in Kalifornien machte, erinnert sich:

Anfangs konnten wir die Energiewerte kaum glauben.

Ein Ereignis mit Rekordwerten

Die Analyse zeigte, dass der Lichtausbruch mehr als 40-mal heller war als der Normalzustand des aktiven galaktischen Kerns. Die dabei freigesetzte Energie entsprach rund 10⁵⁴ Erg – das kommt der Umwandlung einer kompletten Sonnenmasse in elektromagnetische Strahlung gleich. Im Vergleich zu allen bekannten Ausbrüchen dieser Art war dieser mindestens 30-mal energiereicher.

„Dieses Objekt ist extrem weit entfernt und außergewöhnlich hell. So etwas haben wir noch nie bei einem aktiven Galaxienkern gesehen“, sagt Graham.

Schwarzes Loch verschlingt Stern und leuchtet jahrelang nach

Solche Ausbrüche ordnen Fachleute als sogenannte Tidal Disruption Events (TDEs) ein. Dabei zerrt die Schwerkraft eines Schwarzen Lochs einen Stern auseinander. Die dabei entstehenden Gas- und Staubmengen heizen sich auf, sobald sie ins Zentrum gezogen werden. Das Leuchten erreicht in wenigen Monaten seinen Höhepunkt und nimmt dann langsam wieder ab.

Im konkreten Fall blieb das Schwarze Loch selbst Jahre nach dem Maximum doppelt so hell wie zuvor. Offenbar war der Stern so groß, dass noch nicht alle Überreste verschlungen wurden.

Zeitdilatation verzerrt unsere Perspektive

Das Licht des Ereignisses war rund zehn Milliarden Jahre unterwegs, bevor es auf die Erde traf. Dabei wurde es durch die Ausdehnung des Universums gestreckt – ein Effekt, den Astronomen als kosmologische Zeitdilatation bezeichnen. „Sieben Jahre hier entsprechen zwei Jahren dort. Wir sehen das Ereignis quasi in Zeitlupe“, erklärt Graham. Diese Verlangsamung erlaubt es, den Ablauf genauer zu analysieren.

Schwarzes Loch füttert Sterne mit Materie aus seiner Umgebung

Sterne mit mehr als 30 Sonnenmassen sind äußerst selten. Wie der Stern so groß werden konnte, beschäftigt auch die Experten. Eine mögliche Erklärung liefert K. E. Saavik Ford von der City University of New York. Ihrer Einschätzung nach könnten Sterne innerhalb der Akkretionsscheibe eines aktiven Galaxienkerns weiter an Masse zulegen. In dieser dichten Scheibe aus Gas und Staub, die das Schwarze Loch umgibt, lagert sich ständig Material ab. „Die Materie aus der Scheibe lagert sich auf den Sternen ab und lässt sie schwerer werden“, sagt Ford. So entstehen besonders massereiche Sterne – ein möglicher Grund für die enorme Energie dieses Ausbruchs.

Das Team will künftig gezielter nach ähnlichen Ausbrüchen suchen. Denkbar ist, dass vergleichbare Fälle in alten Daten übersehen oder falsch eingeordnet wurden.

Kurz zusammengefasst:

Ein supermassereiches Schwarzes Loch hat einen Stern zerrissen und dabei den hellsten Lichtausbruch erzeugt, der je beobachtet wurde – mit einer Helligkeit von zehn Billionen Sonnen.
Die freigesetzte Energie entsprach der Umwandlung einer ganzen Sonnenmasse in Licht und war 30-mal stärker als bekannte Vorgänger.
Die Studie zeigt, dass solche Ereignisse helfen können, die Entwicklung früher Galaxien zu verstehen – auch weil durch Zeitdilatation Prozesse sichtbar werden, die sonst unbemerkt blieben.

Übrigens: Unsere Radiowellen bilden im All einen unsichtbaren Schutzschild, der hochenergetische Teilchen zurückdrängt. Wie dieser unbeabsichtigte Effekt die Raumfahrt sicherer macht – mehr dazu in unserem Artikel.