Wie werden schwarze Löcher gefunden?

Schwarze Löcher haben so viel Schwerkraft, dass selbst Licht nicht von ihnen entweichen kann . Wenn wir sie nicht sehen können und die gesamte elektromagnetische Strahlung aufsaugen, wie können wir sie dann finden?

Zur Antwort von John Conde hinzufügen. Laut der NASA-Webseite "Black Holes" kann die Erkennung von Schwarzen Löchern offensichtlich nicht durch die Erkennung jeglicher Form von elektromagnetischer Strahlung erfolgen, die direkt von ihr ausgeht (daher kann sie nicht "gesehen" werden).

Das Schwarze Loch wird durch Beobachtung der Wechselwirkung mit der umgebenden Materie von der Webseite abgeleitet:

Wir können jedoch auf das Vorhandensein von Schwarzen Löchern schließen und sie untersuchen, indem wir ihre Wirkung auf andere in der Nähe befindliche Materie nachweisen.

Dies schließt auch die Detektion von Röntgenstrahlung ein, die von Materie ausgestrahlt wird, die sich in Richtung des Schwarzen Lochs beschleunigt. Obwohl dies im Widerspruch zu meinem ersten Absatz zu stehen scheint, muss angemerkt werden, dass dies nicht direkt vom Schwarzen Loch herrührt, sondern von der Wechselwirkung mit Materie, die sich darauf zu beschleunigt.

Es gibt viele Möglichkeiten, dies zu tun.

Gravitationslinsen

Dies ist bei weitem das bekannteste. Es wurde von den anderen erwähnt, aber ich werde darauf eingehen.

Licht, das von entfernten Körpern kommt, kann durch die Schwerkraft gebogen werden und einen linsenähnlichen Effekt erzeugen. Dies kann zu mehreren oder verzerrten Bildern des Objekts führen (bei mehreren Bildern entstehen Einsteinringe und -kreuze ).

Wenn wir also einen Linseneffekt in einer Region beobachten, in der kein massiver Körper sichtbar ist, ist dort wahrscheinlich ein Schwarzes Loch. Die Alternative besteht darin, dass wir durch den „Lichthof“ der dunklen Materie blicken, der die Lichtkomponenten jeder Galaxie und jedes Galaxienhaufens umgibt (und sich darüber hinweg erstreckt) ( siehe: Kugelhaufen ). Auf ausreichend kleinen Skalen (dh den zentralen Regionen von Galaxien) ist dies kein wirkliches Problem.

(Dies ist eine künstlerische Darstellung einer Galaxie, die hinter einem BH vorbeizieht.)

Gravitationswellen

Das Drehen von Schwarzen Löchern und andere dynamische Systeme, an denen Schwarze Löcher beteiligt sind, senden Gravitationswellen aus. Projekte wie LIGO (und schließlich LISA ) können diese Wellen erkennen. Ein Hauptinteressenskandidat für LIGO / VIRGO / LISA ist die eventuelle Kollision eines binären Schwarzlochsystems.

Rotverschiebung

Manchmal haben wir ein Schwarzes Loch in einem Binärsystem mit einem Stern. In einem solchen Fall umkreist der Stern das gemeinsame Schwerpunktzentrum.

Wenn wir den Stern genau beobachten, wird ihr Licht rotverschoben , wenn er von uns weg bewegt, und blauverschoben , wenn es auf uns zu kommt. Die Variation der Rotverschiebung deutet auf eine Rotation hin, und wenn kein zweiter sichtbarer Körper vorhanden ist, können wir normalerweise schließen, dass sich dort ein Schwarzes Loch oder ein Neutronenstern befindet.

Vorschläge von Salpeter-Zel'dovitch / Zel'dovitch-Novikov

Salpeter und Zel'dovitch gingen hier auf ein Stück Geschichte ein und schlugen vor, dass wir Schwarze Löcher anhand von Schockwellen in Gaswolken identifizieren können. Wenn ein Schwarzes Loch eine Gaswolke passiert, werden die Gase in der Wolke gezwungen, sich zu beschleunigen. Dies wird Strahlung aussenden (meist Röntgenstrahlen), die wir messen können.

Eine Verbesserung ist der Vorschlag von Zel'dovitch-Novikov, der sich mit Schwarzen Löchern in einem binären System mit einem Stern befasst. Ein Teil der Sonnenwinde des Sterns wird in das Schwarze Loch gesaugt. Diese abnormale Beschleunigung der Winde wird wiederum zu Röntgenschockwellen führen.

Diese Methode (mehr oder weniger) führte zur Entdeckung von Cyg X-1

Kosmische Gyroskope

Cyg A ist ein Beispiel dafür. Sich drehende Schwarze Löcher wirken wie kosmische Gyroskope - sie ändern ihre Ausrichtung nicht leicht.

Im folgenden Radiobild von Cyg A sehen wir diese schwachen Gasstrahlen, die von der zentralen Stelle ausgehen:

Diese Jets sind Hunderttausende von Lichtjahren lang - und doch sehr gerade. Diskontinuierlich, aber gerade. Welches Objekt auch immer in der Mitte liegt, es muss sehr lange in der Lage sein, seine Ausrichtung beizubehalten.

Dieses Objekt ist ein rotierendes Schwarzes Loch.

Quasare

Man geht davon aus, dass die meisten Quasare von Schwarzen Löchern angetrieben werden. Viele (wenn nicht alle) Erklärungen der Kandidaten für ihr Verhalten beziehen sich auf Schwarze Löcher mit Akkretionsscheiben, z. B. den Blandford-Znajek-Prozess .

Ein Schwarzes Loch kann auch daran erkannt werden, wie es das Licht beugt, wenn sich verschiedene Körper dahinter bewegen. Dieses Phänomen wird als Gravitationslinseneffekt bezeichnet und ist die visuell beeindruckendste Vorhersage von Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie.

Dieses Bild zeigt die Geometrie der Gravitationslinse. Licht von leuchtenden Hintergrundobjekten wird aufgrund der Verwerfung der Raum-Zeit in Gegenwart von Masse gebogen (hier könnte der rote Punkt möglicherweise das fragliche Schwarze Loch sein):

Astronomen haben die Existenz eines supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Milchstraßengalaxie entdeckt und wurden als Schütze A * bezeichnet .

Über einen Zeitraum von zehn Jahren wurden die Flugbahnen einer kleinen Gruppe von Sternen verfolgt, und die einzige Erklärung für ihre schnelle Bewegung ist die Existenz eines sehr kompakten Objekts mit einer Masse von etwa 4 Millionen Sonnen. In Anbetracht der Masse und der Entfernungsskalen ist die Schlussfolgerung, dass es sich um ein Schwarzes Loch handeln muss.

Eine Möglichkeit besteht darin, Gamma Ray Bursts zu folgen . Wenn sich ein Schwarzes Loch von umgebendem Gas ernährt oder einen zu nahen Stern verschluckt, senden sie häufig Gammastrahlen aus, die sehr energiegeladen und leicht zu erkennen sind (obwohl sie nicht lange anhalten).

Im Fall von supermassiven Schwarzen Löchern scheinen sie das Zentrum jeder mittleren und großen Galaxie zu sein. Es macht es ziemlich einfach, wo man hinschaut.

Alle 4 Antworten, die vor dieser Antwort gegeben wurden, sind sehr gut und ergänzen sich gegenseitig. Wenn Sie ein Objekt finden, das Ihr Zielobjekt umkreist, können Sie auch die Masse Ihres Zielobjekts berechnen.

In ein Schwarzes Loch fallende Materie wird in Richtung Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Wenn es beschleunigt wird, zerfällt die Materie in subatomare Teilchen und harte Strahlung, dh Röntgen- und Gammastrahlen. Ein Schwarzes Loch selbst ist nicht sichtbar, aber das Licht (meistens Röntgen- und Gammastrahlen) von anfallender Materie, die beschleunigt und in Partikel zerbrochen wird, ist sichtbar.

Indem das Chandra-Röntgen-Weltraumteleskop auf das Zentrum unserer Galaxie blickt, hat es mehrere schwarze Löcher neben Sgr A * indirekt beobachtet, indem es die harte Strahlung infallierender Materie auffängt, die aufflammt, wenn sie etwas verschluckt. danach werden die schwarzen Löcher wieder dunkel, wenn in der Nähe nichts mehr zu assimilieren ist;

http://chandra.harvard.edu/press/05_releases/press_011005.html

Hier können Sie einige dieser Fackeln im Schwarm schwarzer Löcher in der Nähe des Zentrums unserer Galaxie sehen.

Methoden zur Erkennung von Schwarzen Löchern (die eigentlich keine Löcher oder Singularitäten sind, da sie Masse, Radius, Drehung, Ladung und damit Dichte haben, die mit dem Radius variieren, siehe http://en.wikipedia.org/wiki/Schwarzschild_radius ).

• Um ein (stellares oder supermassives) Schwarzes Loch passiv zu erkennen, warten Sie auf sporadisch auftretende, harte Strahlungseruptionen und beobachten Sie anschließend, ob Sie ein grb (Gammastrahlenexplosion) von einem tatsächlichen Schwarzen Loch oder nur einem weißen Loch abgefangen haben Zwerg- oder Neutronenstern, der eine periodische Nova macht;

• Um ein Schwarzes Loch aktiv zu erkennen, suchen Sie nach Gravitationslinsen, die ein kontinuierlicher Effekt sind, oder nach Sternen, die mit hoher Geschwindigkeit um einen scheinbar leeren Punkt im Weltraum kreisen, wie z. B. S2 mit 5000 + km / s um Sgr A *.

http://en.wikipedia.org/wiki/S2_(star)

Aber es wird nichts mehr zu sehen sein, was es verursacht hat; Beobachten Sie besser diesen Punkt am Himmel, bevor es passiert.