Schwarzes Loch: Rekordwind erreicht 30 Prozent Lichtgeschwindigkeit

Der Ausfluss, der vom fernen Quasar J2318 ausgeht, erreicht Geschwindigkeiten 30 Prozent der Lichtgeschwindigkeit und stellt damit den extremsten bisher beobachteten ultravioletten Quasarwind dar.

Diese Entdeckung bietet einen seltenen Einblick in eines der mächtigsten Motoren des Universums und könnte Wissenschaftlern helfen, besser zu verstehen, wie Schwarze Löcher das Wachstum und die Entwicklung ganzer Galaxien beeinflussen. „Dieser Quasar besitzt ein Schwarzes Loch mit einer Masse von 1,7 Milliarden Sonnenmassen. Das ist typisch.

Unüblich ist, dass sich Gas mit 30 Prozent der Lichtgeschwindigkeit auf uns zubewegt", sagt Professor Patrick Hall Ergebnisse wurden The Astrophysical Journal veröffentlicht. Ein kosmischer Wind wie nichts auf der Erde Das neu untersuchte Objekt J2318 (Jay Twenty-Three Eighteen) befindet sich Sternbild Pegasus und gehört zu einer Klasse, den Quasaren.

Quasare zählen zu den hellsten Objekten

Quasare zählen zu den hellsten Objekten Universum. Sie entstehen, wenn enorme Mengen Gas sich zu einem supermassiven Schwarzen Loch spiralförmig bewegen und dabei eine leuchtende Scheibe aus Materie bilden, die ganze Galaxien Helligkeit überstrahlen.

Während Materie nach innen fällt, wird ein Teil davon auch nach außen in mächtigen Winden beschleunigt, die enorme Energiemengen in den umgebenden Raum tragen. „Dieser Quasar, bekannt als J2318 (Jay Twenty-Three Eighteen), lässt sich Großen Quadrat des Sternbilds Pegasus finden", sagt Erstautor Lucas Seaton. „In Bezug auf seine Geschwindigkeit könnte man den Wind dieses Quasars als Hurrikan der Kategorie 79 bezeichnen." Jede Kategorie 20 Prozent schneller als die darunterliegende Kategorie.

Die Bezeichnung „Kategorie 79" vermittelt einen Eindruck davon, wie schnell sie ist, aber natürlich ist dieser Wind etwas, das es auf der Erde nicht gibt.

Technik, Energie und Einsatz

Zwar wurden auch noch schnellere Ausströmungen im Röntgenbereich nachgewiesen, doch J2318 hält nun den Rekord für ultraviolette Beobachtungen. „Bei Quasaren sehen wir häufig Gasmassen, die vom Licht des Quasars vom Schwarzen Loch weggestoßen werden", sagt Seaton. „Der Wind in J2318 ist im ultravioletten Wellenlängenbereich mit Geschwindigkeiten 30 Prozent der Lichtgeschwindigkeit nachweisbar.

Im Röntgenbereich lassen sich noch schnellere Winde beobachten, doch J2318 ist der bisher schnellste, der im ultravioletten Bereich entdeckt wurde." Das Rätsel, wie der Wind sichtbar bleibt Besonders faszinierend an dieser Entdeckung ist, dass der Wind theoretisch schwer zu beobachten sein sollte.

Die gleiche intensive Strahlung, die das Gas beschleunigt, kann zudem Elektronen aus Atomen entfernen und damit die chemischen Signaturen verwischen, auf die Astronomen zur Detektion der Ausströmung angewiesen sind. Doch bei J2318 können Forscher weiterhin Hinweise auf Kohlenstoff- und Siliziumionen erkennen, die mit enormen Geschwindigkeiten bewegen.

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Dies stellt eine Rätsel für Theoretiker dar, die versuchen zu verstehen, wie diese extremen Winde funktionieren. „Quasare emittieren so viele Photonen, dass sich diese winzigen Stöße zu extremen Geschwindigkeiten summieren", sagt Seaton. „Das Problem ist, dass die Photonen auch alle Elektronen aus den Atomen entfernen können, wodurch diese unsichtbar werden.

Wie kann man das Gas auf die Geschwindigkeiten beschleunigen, die wir beobachten, während die Kohlenstoff- und Siliziumionen, die wir sehen, intakt bleiben? … Das ist ein echtes Rätsel." Eine Entdeckung, die Jahrzehnten der Daten verborgen blieb Der rekordverdächtige Ausfluss wurde mithilfe Digital Sky Survey (SDSS) entdeckt, einem der ehrgeizigsten astronomischen Kartierungsprojekte, die je durchgeführt wurden.

Der entscheidende Hinweis kam, die J2318 als potenziell ungewöhnliches Objekt identifizierte, als sie noch Studentin an der York University war. Nachdem Hall den Quasar mit Software untersucht hatte, die vom Studierendenforscher Zezhou Zhu entwickelt wurde, erkannte das Team, dass es mit etwas Außergewöhnlichem zu tun hatte.

Technik und Auswirkungen

Um den Befund zu überprüfen, wandten sich die Astronomen dem Frederick C. Gillett Gemini-Teleskop Hawaii zu, dessen Beobachtungen die beispiellose Windgeschwindigkeit bestätigten. „Kanada hat einen Anteil am achtmetergroßen Frederick C.

Gillett Gemini-Teleskop (auch bekannt als Gemini North) Hawaii (26,2 Fuß), und wir schlugen umgehend Beobachtungen damit vor. Es gelang uns, seine rekordverdächtige Windgeschwindigkeit zu bestätigen", sagt Hall.

Hall erläutert: „Genau wie ein Regenbogen das Sonnenlicht in verschiedene Wellenlängen (Farben) aufspaltet, zerlegt das SDSS das Licht bestimmter Sterne, Galaxien und Quasare in das, was wir ihre 'Spektren' nennen.

Was die Studie zeigt

Aus diesen Spektren lernen Studierende mit Übung, ungewöhnliche Quasare zu erkennen." In der Vergangenheit wären nur Astrophysiker mit einem Doktortitel oder Doktoranden, die auf eine Promotion hinarbeiten, in der Lage gewesen, eine solche Entdeckung zu machen; das SDSS ermöglicht es jedoch auch Studierenden Bachelorstudium, dies zu tun.

Warum diese Winde bedeutsam sind Für Astronomen geht die Bedeutung der Quasarwinde weit über das Schwarze Loch hinaus. Forscher glauben zunehmend, dass mächtige Ausströmungen die Entwicklung können, indem sie Gas aufheizen, die Sternentstehung unterbrechen und Materie über enorme Distanzen umverteilen.

In manchen Fällen können Schwarze Löcher die Zukunft ihrer Wirtsgalaxien prägen, obwohl sie nur einen winzigen Bereich in deren Zentren einnehmen.

Was die Studie zeigt

Paola Rodríguez Hidalgo, Mitautorin der Studie und an der University Washington Bothell tätig, sagt, dass diese extremen Ausströmungen möglicherweise einen der wichtigsten Prozesse der modernen Astrophysik erklären helfen. „Diese extremen Ausströmungen transportieren unglaubliche Energiemengen, die die umliegenden Galaxien beeinflussen können." Sie fungieren als eine Art fehlendes Glied: die elusive Rückkopplung zwischen dem aktiven Zentralbereich eines Galaxien und dem Rest der Galaxie.

Obwohl dieser Prozess seit Jahrzehnten Simulationen der Galaxienentstehung berücksichtigt wird, ist noch viel Arbeit notwendig, um ihn aus Beobachtungen zu verstehen und sicherzustellen, dass die Simulationen ihn korrekt abbilden.

Auf der Suche nach noch schnelleren Ausflüssen Forscher suchen nun nach weiteren Beispielen solcher extremen Winde im gesamten Universum. Die Herausforderung besteht darin, dass Objekte wie J2318 außerordentlich selten zu sein scheinen.

Technik, Energie und Einsatz

Selbst nach der Analyse jahrzehntelanger Beobachtungen haben Astronomen nur wenige Systeme gefunden, die seiner Geschwindigkeit nahekommen.

Dennoch hilft jeder neue Entdeckung Wissenschaftlern dabei, die Grenzen dessen zu erforschen, was supermassereiche Schwarze Löcher leisten können, und offenbart, wie diese kosmischen Riesen ihre Umgebung über Milliarden ägen. „Es wird nicht einfach sein, einen schnelleren ultravioletten Ausfluss als den von J2318 zu finden, doch wir führen diese Suche vom nahen Universum bis zu den fernsten Regionen fort, die wir beobachten können", sagt Liliana Flores.

Quelle: „Ein neues Mitglied der 'Fast and Furious'-Familie: Ein relativistischer und zeitlich variabler UV-Ausfluss in einem hellen Quasar", Patrick B. Hall, Liliana Flores, Paola Rodríguez Hidalgo, Marianna Veltri, Zezhou Zhu, Javier Serna, W. Niel Brandt, Scott Anderson, Roberto J. Assef, Eduardo Bañados, Catherine J.

Grier, Yasaman Homayouni, Sean Morrison, C. Alenka Negrete, Amy L. Rankine, Jessie Runnoe, Donald P. Schneider, Yue Shen, Matthew Temple, Benny Trakhtenbrot, Jonathan R. Trump und Erik Weiss, 4. Juni 2026, The Astrophysical Journal. DOI: 10.3847/1538-4357/ae5f94