Ein akkretierendes Schwarzes Loch

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Schwarze Löcher sind oft die Quellen gewaltiger Strahlung ungeachtet ihres Rufs, unerbittliche Fallen für Materie und Energie zu sein. Ein Schwarzes Loch kann von einer Scheibe aus Materie umgeben sein und wenn einfallendes Material mit dieser Akkretionsscheibe in Wechselwirkung tritt, kann Strahlung und Materie ausgestoßen werden – manchmal in beeindruckenden Jets. Astronomen arbeiten an einem besseren Verständnis über das Wesen der Schwarzer Löcher, um die fundamentale Natur der Schwerkraft bei extremen Bedingungen zu erforschen. Zudem wollen sie auch kleine Schwarze Löcher verstehen, welche die Asche massereicher Sterne sind, die ihren gesamten Kernbrennstoff verbrannt und ihr produktives Dasein abgeschlossen haben.

Ein Schwarzes Loch ist so einfach, daß es mit nur drei Größen vollständig beschrieben werden kann: seine Masse, sein Drehimpuls und seine elektrische Ladung. Eine große Herausforderung, der sich Astronomen gegenübersehen, ist die Bestimmung der Masse eines Schwarzen Lochs. Die Aufgabe ist viel leichter zu bewältigen, wenn das Schwarze Loch Teil eines Doppelsterns ist – zwei Objekte, die sich gegenseitig umkreisen. Die periodischen Bahnbewegungen richten sich genau nach den Massen und die Messung der Bewegungen bestimmt die Massen. Erfreulicherweise kann in einem Binärsystem der Begleiter eines Schwarzen Lochs einfallendes Material zur Verfügung stellen, um mit der Scheibe in Wechselwirkung zu treten und genügend Strahlung liefern, um diese zu messen. In den meisten Fällen tritt bei diesem Szenario etwas von der Strah-lung in Form von Röntgenlicht auf.

Wenn der Begleiter, der Masse an das Schwarze Loch verliert, weniger massereich ist als das Schwarze Loch, die Röntgenstrahlung verhältnismäßig niedrige Energie besitzt und bei seltenen Ausbrüchen abgegeben wird, spricht man von einer Röntgennova (engl.: soft X-ray transient). Es gibt etwa zehn bekannte Röntgennovae, aber diese sind besonders interessant, da während der langen Intervalle zwischen den Ausbrüchen die Bahnbewegung der Begleitsterne sehr genau bestimmt und somit die Masse des Schwarzen Lochs ermittelt werden kann.

Joe Neilsen, Saeqa Vrtilek und Danny Steeghs, Astronomen am CfA, setzten das 6.5-Meter-Clay-Teleskop ein, um das Licht der Röntgennova A0620-00 zu verfolgen. Von diesem engen Binärsystem war bekannt, daß es eine Bahnperiode von nur 7.75 Stunden besitzt; in wenigen Nächten konnten die drei Astronomen viele Umlaufperioden messen. Im Journal „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ vom März 2008 berichtet die Gruppe, daß die Masse des Schwarzen Lochs mit hoher Wahrscheinlichkeit 11.1 Sonnenmassen beträgt, doch ist dieser Wert mit einer gewissen Unsicherheit behaftet, da er vom genauen Winkel der Umlaufbahn hinsichtlich des Blicks von der Erde abhängt. Die Wissenschaftler konnten auch bestimmen, daß die Scheibe selbst hell und veränderlich, aber nicht radialsymmetrisch ist. Sie weist sichelförmige Zonen auf, deren Leuchtkraft erheblich (44%) zum optischen Licht beiträgt und auf die Bahnperiode abgestimmt ist. Die Ergebnisse helfen dabei, die Theorie von kleinen (stellaren) Schwarzen Löchern zu stützen und die Beschreibung der Akkretionsscheiben um sie herum zu verbessern.

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