Ein supermassives Schwarzes Loch ( TNSM ) ist ein Schwarzes Loch mit einer Masse in der Größenordnung von einer Million Sonnenmassen oder mehr. Es gibt verschiedene Arten von Schwarzen Löchern: ursprüngliche Schwarze Löcher , die stellaren Schwarzen Löcher , die mittleren Schwarzen Löcher und die supermassiven Schwarzen Löcher. Letztere sind die massereichsten und können bis zu 40 Milliarden Sonnenmassen erreichen (die der Holmberg- Galaxie 15A ). Supermassive Schwarze Löcher befinden sich im Zentrum massereicher Galaxien, und in der wissenschaftlichen Gemeinschaft ist allgemein anerkannt, dass in jeder großen Galaxie solche Objekte beheimatet sind. Das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie, die Milchstraße , entspricht der Quelle Schütze A * .
Zahlreiche Beobachtungen zeigen heute, dass fast alle großen Galaxien ein supermassereiches Schwarzes Loch in ihrem Zentrum haben. Dies ist beispielsweise bei unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße , der Fall . Die wichtigsten Beobachtungen für das Vorhandensein eines solchen Schwarzen Lochs in unserer Galaxie sind die der Umlaufbewegung von Sternen , die dem galaktischen Zentrum am nächsten liegen , in der Region Schütze A * . Die Verfolgung der Flugbahnen ermöglichte es, die Masse des zentralen Schwarzen Lochs direkt zu messen: 4,2 ± 0,2 Millionen Sonnenmassen. Im Jahr 2002 folgten Astronomen dem Stern S2 in Schütze A * und zeigten, dass er sich bis zu 17 Lichtstunden vom zentralen Schwarzen Loch näherte .
Im Juni 2016Das GRAVITY-Interferometrieinstrument, das am Très Grand Telescope installiert und vom Grenoble-Institut für Planetologie und Astrophysik , dem Pariser Labor für Weltraumstudien und Astrophysikinstrumente und dem französischen Luft- und Raumfahrtzentrum entwickelt wurde , beobachtet mit beispielloser Präzision in den Vororten von Schütze A * , das supermassereiche Schwarze Loch in 25.000 Lichtjahren Entfernung, das das Zentrum der Milchstraße einnimmt . Diese Beobachtungen stellen einen technischen Erfolg für die wissenschaftliche Gemeinschaft dar, der umso denkwürdiger ist, als der Stern S2 , der eine elliptische Umlaufbahn um dieses supermassereiche Schwarze Loch hat, 2018 so nah wie möglich an diesem vorbeiging.
Das 10. April 2019Das Event Horizon Telescope veröffentlicht die ersten Bilder eines Schwarzen Lochs, M87 * , eines supermassiven Schwarzen Lochs in der Mitte von M87 .
Im Vergleich zu einem stellaren Schwarzen Loch kann die durchschnittliche Dichte eines supermassiven Schwarzen Lochs tatsächlich sehr niedrig sein (manchmal niedriger als die von Wasser ). Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass der Schwarzschild-Radius des Schwarzen Lochs proportional zur Masse zunimmt, was dazu führt, dass die durchschnittliche Dichte innerhalb seines Schwarzschild-Radius entsprechend dem Quadrat seiner Masse abnimmt. Je größer das Schwarze Loch ist, desto geringer ist seine durchschnittliche Dichte, auch wenn seine Masse unbegrenzt wächst. Somit ist die Dichte eines Schwarzen Lochs von 1,357 4 × 10 8 Sonnenmassen mit der von Wasser vergleichbar. Um ein solches Schwarzes Loch darzustellen, können wir uns einen Wasserball mit einem Radius von 400 Millionen Kilometern vorstellen, der sich von der Sonne bis zum Asteroidengürtel erstreckt . Eine solche Kugel würde, wenn sie existieren würde, unter der Wirkung ihrer eigenen Schwerkraft zusammenbrechen und ein Schwarzes Loch mit einem Schwarzschild-Radius bilden, der ihrem Anfangsradius entspricht. Ein Schwarzes Loch mit 4,292 5 × 10 9 Sonnenmassen hätte die Luftdichte und einen Radius von 12,7 Milliarden Kilometern. Das Schwarze Loch M87 * hat eine Masse in der Größenordnung von 6,5 × 10 9 Sonnenmassen und einen Radius von 19 Milliarden Kilometern; sein Durchmesser beträgt daher 38 Milliarden Kilometer oder 35 Lichtstunden; Da es 53,5 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist, würde sein scheinbarer Durchmesser 15,5 μas ( Mikrosekunden Bogen ) betragen . Sein Schatten, der von der Event Horizon Telescope- Kollaboration aufgezeichnet wurde , hat einen Durchmesser von etwa 25 μas .
Eine weitere bemerkenswerte Tatsache ist, dass Gezeitenkräfte in der Nähe des Ereignishorizonts eines supermassiven Schwarzen Lochs vernachlässigbar sind , da die zentrale Gravitationssingularität sehr weit davon entfernt ist. Damit ein Entdecker, der sich einem supermassiven Schwarzen Loch nähert, beim Überqueren seines Horizonts nichts Besonderes spürt .
Die Bildung von supermassiven Schwarzen Löchern wird immer noch heftig diskutiert, da dies sicherlich über große Zeiträume erfolgt, verglichen mit der Bildung eines stellaren Schwarzen Lochs während der Explosion einer Supernova , die von einem massiven Stern wie einem Wolf-Rayet-Stern erzeugt wird .
Die einfachste Hypothese für die Bildung supermassiver Schwarzer Löcher besteht offensichtlich darin, mit einem stellaren Schwarzen Loch zu beginnen, das dann über Milliarden von Jahren Materie ansammelt . Diese Hypothese weist jedoch viele Mängel auf, einschließlich der Notwendigkeit einer sehr hohen Dichte von Sternen, um das Schwarze Loch kontinuierlich zu versorgen. Vor allem aber haben Beobachtungen gezeigt , dass es supermassereiche Schwarze Löcher mit sehr großen Rotverschiebungen gibt, dh zu Beginn der Evolution des Universums . Diese Schwarzen Löcher hatten also keine Zeit, sich durch einfaches Ansammeln von Sternen zu bilden. Es ist möglich, dass die Bildung solcher Schwarzen Löcher seit Beginn des Lebens des Universums sehr schnell erfolgte.
Der Chandra- Satellit hat es auch ermöglicht, im Zentrum der Galaxie NGC 6240 zwei supermassereiche Schwarze Löcher zu beobachten, die sich gegenseitig umkreisen.
Das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße liegt 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt und hat eine Masse, die 4,2 Millionen Mal so groß ist wie die der Sonne. Sein Durchmesser beträgt etwa 20 Millionen Kilometer.
Im Herzen der Galaxien des Universums befinden sich die sogenannten supermassiven Schwarzen Löcher im Bereich von einer Million bis 40 Milliarden Mal der Masse der Sonne, wie zum Beispiel: