Jets Schwarzer Löcher

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Eine künstlerische Darstellung von Jets, die von einer Akkretionsscheibe um ein Schwarzes Loch herum ausgesandt werden; das Schwarze Loch wird von einem Begleitstern umkreist. Neue Forschungsergebnisse stützen die Vorstellung, daß die Rotation des Schwarzen Lochs die Jets über Magnetfelder in der Scheibe antreibt.

 

Schwarze Löcher verleiben sich unwiderstehlich Materie und Energie ein. Sie sind so dicht, daß nicht einmal Licht aus ihrer gravitativen Umklammerung entkommt. Massereiche Schwarze Löcher (mit Millionen oder gar Milliarden Sonnenmassen) entstehen während der Zusammenstöße zwischen Galaxien. Gewöhnlichere, stellare Schwarze Löcher bilden sich als Überreste explodierender Sterne und man vermutet, daß sie nicht mehr als etwa zwanzig Sonnenmassen an Material enthalten.

Astronomen untersuchen Schwarze Löcher nicht nur, weil sie seltsam sind. Sie sind ferner für unser Verständnis der Schwerkraft und dem Entwicklungszyklus von Sternen und Galaxien von grundlegender Bedeutung. Die Erforschung Schwarzer Löcher durch Beobachtung ist möglich, da ungeachtet ihres Rufs als unerbittliche Verschlinger von Materie und Energie diese oftmals Quellen für energiereiche Strahlung sind. Der Grund ist folgender: wird das Schwarze Loch von einem Begleitstern umkreist, kann Material von dem Begleiter nahe am Schwarzen Loch eine Materiescheibe bilden. Diese Scheiben strahlen häufig durch die Reibungshitze hell auf. Zudem können Materieklumpen vom Begleitstern, wenn sie auf die Scheibe fallen, gelegentlich einen Ausstoß von energiereichen Jets aus geladenen Teilchen zur Folge haben, die manchmal nahezu Lichtgeschwindigkeit erreichen.

Was diese Jets tatsächlich antreibt, war ein Geheimnis. Astronomen und Physiker wussten, daß ein sich drehendes Schwarzes Loch prinzipiell einen Jet erzeugen könnte, doch ein wirksamer Mechanismus blieb ein Rätsel. Einige Wissenschaftler haben vermutet, daß Magnetfelder in der Umgebung von einem akkretierenden, rotierenden Schwarzen Loch verdrillt werden könnten; dies erlaubt ihnen, Energie in Form eines elektromagnetischen Jets davonzutragen. Doch hat es keinen direkten, durch Beobachtungen gewonnen Beweis für solch eine Verbindung gegeben. Bis jetzt.

Die CfA-Astronomen Ramesh Narayan und Jeffrey McClintock konnten die Eigendrehung eines Schwarzen Lochs mittels Modellen für die Röntgenstrahlung, die ausgesandt wird, abschätzen. Solche Abschätzungen führten sie für vier Binärsysteme mit einem Schwarzen Loch durch. Die beiden Astronomen untersuchten anschließend die Stärke der gesamten Radiostrahlung dieser Objekte, denn die Strahlung des Radiokontinuums ist ein Maß für die Jetaktivität. Diese vier Objekte umfassen ein breites Spektrum an Rotationen und abgegebener Strahlung durch die Jets. Narayan und McClintock finden zum ersten Mal überzeugende, direkte Hinweise darauf, daß die Strahlungsleistung der Jets an die Rotation der Schwarzen Löcher angepaßt ist; dies ist vereinbar mit der (doch kein Beweis für die) Idee, daß die Jets direkt durch die Rotationsenergie eines akkretierenden Schwarzen Lochs angetrieben werden.

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