Sich drehende, supermassereiche Schwarze Löcher

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Ein Falschfarbenbild des Galaxienclusters MS0735.6+7421. Es zeigt die Effekte des supermassereichen Schwarzen Lochs, welches in der hellen Verdichtung in der Bildmitte lokalisiert ist. Das Bild vereint Röntgenstrahlen (blau), optisches Licht (weiß) und Radiowellen (rot). Der Maßstab entspricht einer Entfernung, die etwa 7-mal größer ist als der Durchmesser unserer Milchstraße. X-ray: NASA / CXC / Univ. Waterloo / B. McNamara Optical: NASA / ESA / STScI / Univ. Waterloo / B. McNamara Radio: NRAO / Ohio Univ. / L. Birzan et al.

 

Massereiche Schwarze Löcher – solche mit Millionen Sonnenmassen an Material – oder sogar supermassereiche Schwarze Löcher mit Milliarden von Sonnenmassen sind vermutlich in den Zentren der meisten Galaxien, einschließlich unserer eigenen Milchstraße, ansässig. Sie helfen durch ihre gewaltige Schwerkraft das Verhalten von Galaxien zu beeinflussen und sind daher von grundlegender Bedeutung. Massereiche Schwarze Löcher in galaktischen Kernen sammeln oft ungestüm Material in einem Vorgang an, der in der immensen Abstrahlung von Jets aus Teilchen und der Anregung der Umgebung resultiert, die infolgedessen bei Röntgen- und anderen Wellenlängen hell strahlt. Allerdings verstehen Astronomen nicht, wie sich diese Objekte weiterentwickeln oder wie sie die spätere Entwicklung einer Galaxie und ihrer Sterne beeinflußen.

In Galaxienhaufen können supermassereiche Schwarze Löcher aus einem der Galaxienkerne heraus heftige Stoßfronten, Eruptionssäulen aus heißem Material sowie gewaltige Hohlräume im Gas zwischen den Galaxien des Clusters erzeugen. Aufnahmen, die mit dem Chandra-Röntgen-Observatorium gewonnen wurden, zeigen eine Fülle an solchen Strukturen, die es den Forschern erlaubt, die riesigen Energien abzuschätzen, die mit solchen Prozessen verbunden sind. So sind zum Beispiel im Fall von solch einem Galaxienhaufen die mit diesen Vorgängen einhergehenden Gesamtenergien über eine Milliarde Mal größer als die gesamte Energie, die unsere Sonne über ihre gesamte Lebenszeit abgibt. Wie werden solche unglaublichen Energiemengen erzeugt?
Sieben Astronomen fanden eine mögliche Antwort im Fall eines supermassereichen Schwarzen Lochs, dessen Energien so eindrucksvoll sind, daß grundlegende physikalische Beschränkungen angewandt werden konnten, um einige Erklärungsversuche auszuschließen. Die Wissenschaftler führten Gründe an, daß es nur zwei vernünftige Lösungsansätze gibt. Der erste bringt gewaltige Mengen an Materie ins Spiel, die von dem Schwarzen Loch akkretiert wird. Diese Lösung wird zur Erklärung von Clusterjets am häufigsten angeführt, doch in diesem Fall würden die freigesetzten Energiemengen etwa 600 Millionen einfallenden Sonnenmassen in 100 Millionen Jahren bedürfen; dies ist so viel, daß es ohne Auftreten anderer Probleme nicht erklärt werden kann. (Ein möglicher Ausweg könnte darin bestehen, daß das Schwarze Loch extrem massereich wäre, mit mehr als zehn Milliarden Sonnenmassen.) Der zweite Lösungsansatz erfordert ein sich sehr schnell drehendes Schwarzes Loch, welches riesige Energien mit seinen Magnetfeldern freisetzen kann, ohne die Notwendigkeit, solch ungeheure Mengen an Materie zu akkretieren. Aber auch diese Erklärung hat ihre Probleme: zum Beispiel stellt sich die Frage, wie das Schwarze Loch zu seiner schnellen Umdrehung genau kommt? Doch obwohl rätselhaft, verletzen die Eigenschaften einer derartigen Rotation keine grundlegenden physikalischen Gesetze. Die Ergebnisse sprechen dafür, daß, zumindest bei diesem Objekt, sowohl Eigenumdrehung als auch Akkretion die spektakulären Ausbrüche von supermassereichen Schwarzen Löchern antreiben können.

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