Wissenschaftlern ist mit einem Ballonteleskop namens XL-Calibur ein Durchbruch beim Verständnis der chaotischen Umgebung rund um Schwarze Löcher gelungen. Eine internationale Zusammenarbeit, an der auch Forscher der Washington University in St. Louis beteiligt waren, hat die bisher präzisesten Messungen des polarisierten Röntgenlichts durchgeführt, das in der Nähe des Schwarzen Lochs Cygnus X-1, das sich 7.000 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet, emittiert wird. Diese Daten liefern wichtige Hinweise darauf, wie Materie in Schwarze Löcher fällt und welche immense Energie dabei freigesetzt wird.
Polarisation und die Physik schwarzer Löcher verstehen
Der Schlüssel zu diesem neuen Verständnis liegt in der Messung der Polarisation von Licht. Polarisation bezieht sich auf die Richtung, in der Lichtwellen schwingen. Durch die Analyse dieser Schwingungen können Wissenschaftler die Form und das Verhalten des überhitzten Gases und Materials ableiten, das Schwarze Löcher heftig umkreist – Bedingungen, die sonst nicht direkt beobachtet werden könnten.
„Wenn wir versuchen, Cyg X-1 am Himmel zu finden, würden wir nach einem wirklich winzigen Punkt aus Röntgenlicht suchen“, erklärt Ephraim Gau, ein an der Forschung beteiligter Doktorand. „Polarisation ist daher nützlich, um mehr über all die Dinge zu erfahren, die rund um das Schwarze Loch passieren, wenn wir von der Erde aus keine normalen Bilder machen können.“
Der einzigartige Ansatz von XL-Calibur
XL-Calibur ist kein traditionelles Teleskop. Es handelt sich um ein Höhenballoninstrument, das die Röntgenpolarisation mit beispielloser Genauigkeit messen soll. Im Gegensatz zu bodengestützten Teleskopen arbeitet XL-Calibur oberhalb der Erdatmosphäre und vermeidet so Verzerrungen, die ansonsten präzise Messungen beeinträchtigen würden. Die neuesten Beobachtungen stammen von einem Flug im Juli 2024, der von Schweden nach Kanada flog.
Warum das wichtig ist: Theorien zum Schwarzen Loch testen
Die von Cygnus X-1 gesammelten Daten sind entscheidend für den Test fortgeschrittener Computersimulationen der Physik Schwarzer Löcher. Wissenschaftler können nun reale Beobachtungen mit theoretischen Modellen vergleichen und so unser Verständnis dieser extremen kosmischen Objekte verfeinern. Dabei geht es nicht nur um theoretische Neugier; Es hilft uns, die grundlegenden Gesetze zu verstehen, die das Universum regieren.
Zukünftige Missionen: Erweiterung der Suche
Das Team plant bereits zukünftige Missionen. Im Jahr 2027 wird XL-Calibur von der Antarktis aus starten und weitere Schwarze Löcher und Neutronensterne anvisieren. In Kombination mit Daten von NASA-Satelliten wie IXPE gehen Forscher davon aus, dass sie schon lange bestehende Fragen zur Physik Schwarzer Löcher bald klären könnten.
„In Kombination mit den Daten von NASA-Satelliten wie IXPE verfügen wir möglicherweise bald über genügend Informationen, um in den nächsten Jahren langjährige Fragen zur Physik Schwarzer Löcher zu lösen“, sagte Henric Krawczynski, der Hauptforscher des Projekts.
Eine globale Zusammenarbeit
XL-Calibur ist das Ergebnis einer umfassenden internationalen Zusammenarbeit, zu der die Washington University in St. Louis, die University of New Hampshire, die Osaka University, die Hiroshima University, ISAS/JAXA, das KTH Royal Institute of Technology in Stockholm und das Goddard Space Flight Center sowie 13 weitere Forschungsinstitute gehören. Diese gemeinsame Anstrengung unterstreicht das Ausmaß des wissenschaftlichen Unterfangens, das erforderlich ist, um die Geheimnisse rund um Schwarze Löcher zu erforschen.
Die neuen Beobachtungen stellen einen bedeutenden Fortschritt in der Erforschung Schwarzer Löcher dar und liefern beispiellose Einblicke in die extremen Bedingungen in der Nähe dieser kosmischen Giganten. Im weiteren Verlauf des Projekts versprechen die von XL-Calibur gesammelten Daten ein tieferes Verständnis der rätselhaftesten Objekte des Universums zu ermöglichen
