Wurde ein Massenzuwachs durch Akkretion auf ein Schwarzes Loch beobachtet?

Leider lautet die Antwort „Nein“, denn die Akkretionsraten sind viel zu niedrig – und unsere Fähigkeit, die Massen von Schwarzen Löchern zu messen, ist viel zu unsicher –, um dies in vernünftigen Zeiten sichtbar zu machen. Angesichts unserer derzeitigen Fähigkeit, die Massen von Schwarzen Löchern zu messen, müssten Sie normalerweise Millionen oder Zehnmillionen von Jahren warten, um Änderungen im Zusammenhang mit Akkretion zu sehen.

Schauen wir uns supermassive Schwarze Löcher (SMBHs)[1] an. Die genaueste Massenmessung für das SMBH[2] einer externen Galaxie ist für NGC 4258 (M106):$3.98 \pm 0.04 \times 10^{7} M_{\odot}$( Reid et al. 2019 ). Andere SMBH-Messungen sind bestenfalls auf dem 10%-Niveau unsicher, und viele sind durch mehrere Faktoren unsicher. Sie müssen also mindestens die SMBBH-Masse um mindestens ein Prozent wachsen lassen, um eine Chance zu haben, die Änderung zu erkennen. Wie lange würde das dauern?

Daly (2021) hat einige schöne Tabellen mit Schätzungen sowohl der Akkretionsrate (in Sonnenmassen pro Jahr) als auch der entsprechenden Massen von Schwarzen Löchern. Die höchste Akkretionsrate beträgt etwa 10 Sonnenmassen pro Jahr für den Quasar 3C 268,4 (Tabelle 4). Da dieser Quasar eine geschätzte SMBH-Masse von hat$6 \times 10^{9} M_{\odot}$, würden Sie ungefähr 60 Millionen Jahre Jahre benötigen, um eine 10%ige Zunahme der Masse zu erreichen, oder 6 Millionen Jahre, um eine 1%ige Zunahme zu erreichen. (Unter der Annahme, dass die Wachstumsrate konstant bleibt, was nicht garantiert ist!)

Für NGC 4258, wo wir die SMBH-Masse auf etwa 1%-Niveau messen können, beträgt die geschätzte Akkretionsrate (für den Seyfert-Kern) etwa 0,002 Sonnenmassen pro Jahr. Wir müssten also etwa 200 Millionen Jahre warten, um eine messbare Zunahme seiner Masse zu sehen.

Tabelle 1 dieses Papiers enthält einige Mittelwerte für Akkretionsraten und SMBH-Massen, die zeigen, dass der allgemeine Trend derselbe ist wie in diesen beiden spezifischen Fällen: Sie müssen mindestens mehrere zehn Millionen Jahre warten, um einen messbaren Anstieg zu sehen die SMBH-Masse.

Dasselbe Papier hat auch einige galaktische ("stellare Masse") akkretierende Messungen von Schwarzen Löchern für Röntgendoppelsterne. Obwohl die BH-Massen viel kleiner sind (einige weniger als$10 M_{\odot}$), ebenso die Zuwachsraten. Der masseärmste BH (GX 339-4, ca$6 M_{\odot}$) hat eine Wachstumsrate von ca$3 \times 10^{-9} M_{\odot}$pro Jahr, also bräuchten Sie etwa 20 Millionen Jahre, um eine Massenzunahme von 1 % zu sehen. (Ich vermute, die Unsicherheit in der BH-Masse beträgt wahrscheinlich mindestens 10%, sodass Sie eher mehrere hundert Millionen Jahre benötigen.)

[1] Teilweise, weil sie die Art von Schwarzen Löchern sind, die ich studiere, also weiß ich mehr über die Daten.

[2] Das SMBH der Milchstraße (Sgr A*) hat eine Massenmessung von$4.152 \pm 0.014 \times 10^{6} M_{\odot}$, was eine Unsicherheit von ist$\sim 0.3$%, aber seine aktuelle Wachstumsrate (Daly 2021) ist$\sim 6 \times 10^{-7} M_{\odot}$pro Jahr, also müssten Sie ungefähr zehn Milliarden Jahre warten ....