Schwarzes Loch zerreißt Stern

Die Astronomen verfolgten das Ereignis über mehrere Tage und Wochen hinweg weiter. Dabei zeigten sich weitere Auffälligkeiten – unter anderem im Röntgenbereich. “In den ersten Tagen sah alles noch ziemlich normal aus”, berichtet Dheeraj Pasham vom Massachusetts Institute of Technology (MIT). Er und seine Kollegen gingen zunächst davon aus, dass es sich bei diesem Ereignis um einen Gammastrahlenausbruch handelte. “Doch dann stellten wir fest, dass diese Quelle dafür viel zu hell war. Dieses Ereignis war 100-mal stärker als das stärkste bekannte Nachglühen eines Gammastrahlenausbruchs”, so Pasham. Zudem schwankte die Intensität der Röntgenstrahlung immer wieder um den Faktor 500. Aus diesem Merkmal und den Beobachtungen in anderen Wellenlängen schließen die Astronomen, dass es sich bei AT2022cmc um ein extrem seltenes Ereignis handeln muss: Ein Tidal Disruption Event mit Jet, bei dem einer der beiden Jets direkt auf die Erde zeigt. „Weil der relativistische Jet auf uns gerichtet ist, ist das Ereignis viel heller, als es sonst erscheinen würde, und über einen größeren Bereich des elektromagnetischen Spektrums sichtbar”, erklärt Co-Autor Giorgos Leloudas von der Technischen Universität Dänemarks.

Rotation des Schwarzen Lochs als Jet-Auslöser?

Damit ist AT2022cmc nicht nur eines der bisher selten beobachteten TDEs mit einem Jet, es ist auch das am weitesten entfernte Ereignis dieser Art. Weil aber der Strahlenkegel direkt auf die Erde gerichtet war, konnten die Astronomen erstmals mehr Daten über die Umstände dieses fernen Sternentods und seine Folgen in Erfahrung bringen. “Das Ereignis begann, als ein todgeweihter Stern sich dem supermassereichen Schwarzen Loch auf einer fast parabolischen Bahn näherte und dabei zu einem Strom von gasförmigen Trümmern zerrissen wurde”, schildern Andreoni und seine Kollegen das von ihnen rekonstruierte Szenario. Etwa die halbe Masse des zerstörten Zwergsterns blieb in der Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch gefangen und wurde stark aufgeheizt und beschleunigt. Turbulenzen und Schockwellen führten dann zur Bildung der beiden polaren Jets aus energiereichen Teilchen und Strahlung. “Die Geschwindigkeit des Jets liegt unseren Daten nach bei 99,9 Prozent der Lichtgeschwindigkeit”, berichtet Co-Autor Matteo Lucchini vom MIT.

Die Astronomen vermuten, dass der ausschlaggebende Faktor für die Entstehung dieser relativistischen Jets nicht wie bisher angenommen ein extrem starkes Magnetfeld am Schwarzen Loch ist, denn dieses war bei AT2022cmc eher schwach. Stattdessen könnte die Rotation des Schwarzen Lochs der ausschlaggebende Faktor gewesen sein. Demnach könnten diese Plasma- und Strahlenkegel immer dann entstehen, wenn das supermassereiche Schwarze Loch sich bei einem solchen Zerreißen eines Sterns um sich selbst dreht. Weil dies nicht bei allen Schwarzen Löchern der Fall ist, könnte dies erklären, warum TDEs mit Jets vergleichsweise selten sind. “Wir erwarten, in Zukunft noch weitere solcher Ereignisse beobachten zu können. Dann könnten wir endlich sagen, warum und wie Schwarze Löcher diese Jets verursachen”, sagt Lucchini.

Quelle: Igor Andreoni (University of Maryland, College Park) et al., Nature, doi: 10.1038/s41586-022-05465-8; Dheeraj Pasham (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge) et al., Nature Astronomy, doi: 10.1038/s41550-022-01820-x