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Was Schwarze Löcher verschmähen

Grafik zeigt rot-gelben Materiestrudel um Schwarzes Loch mit Jets, einfallende Materie von einem großen bläulichen Stern [1] Von Schwarzen Löchern gehen mitunter Bündel stark beschleunigter Teilchen aus. Woraus genau diese Jets bestehen, haben europäische und australische Astronomen ermitteln können. Das von ihnen beobachtete Exemplar sendet demnach beinahe „nackte“ Kerne von Eisen und Nickel aus, die mit gut zwei Drittel der Lichtgeschwindigkeit durch das All rasen.

Grafik: NASA/CXC/M. Weiss

Eng gebündelte Teilchenjets bei Schwarzen Löchern seien schon vor Jahrzehnten erstmals beobachtet worden, erläutert María Díaz Trigo von der Europäischen Südsternwarte in Garching: „Und doch können wir immer noch nicht mit Sicherheit sagen, woraus sie bestehen und was sie antreibt.“ Die neuen Resultate zeigten nun, dass mit den Jets auch massereiche Teilchen und somit beträchtliche Mengen an Impuls und Energie abgegeben würden, schreiben die Forscherin und ihre Kollegen im Magazin „Nature“.

Díaz Trigo und Kollegen studierten ein Objekt mit der Bezeichnung 4U1630-47, das im südlichen Sternbild Winkelmaß liegt. Wahrscheinlich handelt es sich um ein Paar zweier Objekte, nämlich um ein stellares Schwarzes Loch und einen massereichen Stern, die sich in geringem Abstand umkreisen. Indem Materie von dem Stern auf das Schwarze Loch überfließt, kommt es zu gelegentlichen Strahlungsausbrüchen. Einen dieser Ausbrüche nahmen die Forscher mit einer Gruppe zusammengeschalteter Radioteleskope in Australien und mit dem europäische Röntgensatelliten XMM-Newton genauer unter die Lupe.

Bei einer ersten Beobachtung ließ sich lediglich Röntgenstrahlung aus dem heißen Materiestrudel um das Schwarze Loch nachweisen, berichten die Wissenschaftler. Gut 2 Wochen später bot sich jedoch ein anderes Bild. Nun zeichneten sich in dem Röntgenspektrum zusätzlich mehrere Emissionslinien ab, die offenbar auf beinahe vollständig ionisierte Eisen- und Nickelatome zurückgingen. Zeitgleich wurden die beiden Jets für die Radioteleskope sichtbar. Gemessen an der Blau- bzw. Rotverschiebung der Röntgenstrahlung, bedingt durch die Orientierung der beiden Teilchenströme gen Erde und in Gegenrichtung, bewegten sich die Atomkerne darin mit etwa 66 Prozent der Lichtgeschwindigkeit.

„Wir wussten seit Langem, dass die Jets Elektronen enthalten, jedoch keine negative Nettoladung aufweisen“, so James Miller-Jones vom International Centre for Radio Astronomy Research im australischen Perth. Den nötigen Ausgleich hätten auch leichte Positronen, positiv geladene Antiteilchen des Elektrons, schaffen können. „Nun wissen wir aber, dass ganz gewöhnliche Materie die positive Ladung beisteuert.“ Nicht zuletzt werfe das neue Resultat etwas mehr Licht auf die nach wie vor rätselhafte Entstehung der beiden Teilchenjets. Das Vorhandensein der schwereren Atomkerne deute darauf hin, dass die nötige Energie aus dem Materiestrudel, der Akkretionsscheibe, stamme und nicht etwa aus der Rotation des eigentlichen Schwarzen Lochs.

Forschung: María Díaz Trigo, Europäische Südsternwarte, Garching; James C. A. Miller-Jones, International Centre for Radio Astronomy Research, Curtin University, Perth; Simone Migliari, Departament d’Astronomia i Meteorologia, Universitat de Barcelona; und andere

Online-Veröffentlichung Nature, 13. November 2013, DOI 10.1038/nature12672 [2]

WWW:
Stellar Structure and Evolution, ESO Garching [3]
International Centre for Radio Astronomy Research [4]
Black Holes [5]
Gravity’s Relentless Pull [6]
Australia Telescope Compact Array [7]
XMM Newton [8]

Lesen Sie dazu im Scienceticker:
Schwarzes Loch identifiziert [9]