Schwarze Löcher: Gegen den Strom
© NASA / JPL-Caltech (Ausschnitt)
Astronomen gehen davon aus, dass sich im Zentrum der meisten Galaxien ein supermassereiches Schwarzes Loch befindet (ASTROnews berichtete, s. "Ein Schwarzes Loch auf Abwegen"). Diese gigantischen Schwerkraftfallen ziehen enorme Mengen von Gasmaterial an; der größte Teil davon rotiert in einer Akkretionsscheibe um das Loch, aber ein Teil der Materie wird senkrecht dazu als Jet ausgestoßen. Forscher nehmen an, dass hierfür ein Magnetfeld verantwortlich ist. Das Schwarze Loch selbst kann sich in die gleiche Richtung drehen wie die Akkretionsscheibe (prograd) oder gegenläufig (retrograd). Bisher nahmen Forscher an, dass die Energie des Jets einfach von der Drehgeschwindigkeit des Lochs abhängt. Doch so einfach ist es nicht: Es wurden prograde Schwarze Löcher entdeckt, die gar keinen Jet ausstoßen.
Wie also entstehen Jets und wovon hängt ihre Energie ab? Diese Frage ist von großer Bedeutung für die Astrophysik, denn Jets spielen eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von Galaxien. Das Team von David Garofalo, Astrophysiker bei der NASA, ist den Antworten auf der Spur. Da die Jets enorme Mengen an Materie und Energie vom Inneren der Galaxie nach außen transportieren, beeinflussen sie die Sternentstehung – und das nicht nur in ihrer Heimatgalaxie, sondern auch in deren Umgebung.
Jets verraten sich durch Radiostrahlung, die man von der Erde aus messen kann. Um möglichst viele supermassereiche Schwarze Löcher zu untersuchen, wertete ein Team um David Garofalo Radioaufnahmen von verschiedenen Galaxien aus. Dabei zeigte sich, dass weiter entfernte Galaxien im Schnitt stärker im Radiobereich strahlen als näher gelegene – sie sind "radio-lauter", das bedeutet, sie stoßen energiereichere Jets aus. Andererseits drehen sich Schwarze Löcher in radio-lauteren Galaxien eher rückwärts, während solche in radioschwachen Galaxien öfter vorwärts rotieren.
Das zeigt, dass retrograde Schwarze Löcher energiereichere Jets ausstoßen als prograde. Die Forscher erklären das so: Bei retrograden Schwarzen Löchern bleibt ein größerer Abstand zwischen der Akkretionsscheibe und dem Loch als bei prograden. Je breiter die Lücke ist, desto mehr Raum steht für das enorme Magnetfeld zur Verfügung, das für den Ausstoß des Gases sorgt.
Zur Verdeutlichung: Wenn man versucht, sich einem Ventilator von der Seite zu nähern, ist das einfacher, wenn man in der gleichen Richtung wie der Ventilator rotiert. Ähnlich beim Schwarzen Loch: Gasmaterial, das in der Akkretionsscheibe in die gleiche Richtung rotiert wie das Loch, wird diesem näher kommen als im entgegengesetzten Fall. Damit kann sich nur ein geringeres Magnetfeld aufbauen, und auch der Jet wird schwächer.
Außerdem zeigen die Beobachtungen, dass weiter entfernte Galaxien – also solche aus früheren Zeiten des Universums – energiereichere Jets ausstießen als näher gelegene, und dass sich früher mehr Schwarze Löcher rückwärts drehten als später. Daraus folgern die Forscher, dass Schwarze Löcher nach ihrer Entstehung zunächst gegenläufig rotieren, und dann mit der Zeit ihre Drehrichtung ändern.
Manuela Kuhar
Wie also entstehen Jets und wovon hängt ihre Energie ab? Diese Frage ist von großer Bedeutung für die Astrophysik, denn Jets spielen eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von Galaxien. Das Team von David Garofalo, Astrophysiker bei der NASA, ist den Antworten auf der Spur. Da die Jets enorme Mengen an Materie und Energie vom Inneren der Galaxie nach außen transportieren, beeinflussen sie die Sternentstehung – und das nicht nur in ihrer Heimatgalaxie, sondern auch in deren Umgebung.
Jets verraten sich durch Radiostrahlung, die man von der Erde aus messen kann. Um möglichst viele supermassereiche Schwarze Löcher zu untersuchen, wertete ein Team um David Garofalo Radioaufnahmen von verschiedenen Galaxien aus. Dabei zeigte sich, dass weiter entfernte Galaxien im Schnitt stärker im Radiobereich strahlen als näher gelegene – sie sind "radio-lauter", das bedeutet, sie stoßen energiereichere Jets aus. Andererseits drehen sich Schwarze Löcher in radio-lauteren Galaxien eher rückwärts, während solche in radioschwachen Galaxien öfter vorwärts rotieren.
Das zeigt, dass retrograde Schwarze Löcher energiereichere Jets ausstoßen als prograde. Die Forscher erklären das so: Bei retrograden Schwarzen Löchern bleibt ein größerer Abstand zwischen der Akkretionsscheibe und dem Loch als bei prograden. Je breiter die Lücke ist, desto mehr Raum steht für das enorme Magnetfeld zur Verfügung, das für den Ausstoß des Gases sorgt.
Zur Verdeutlichung: Wenn man versucht, sich einem Ventilator von der Seite zu nähern, ist das einfacher, wenn man in der gleichen Richtung wie der Ventilator rotiert. Ähnlich beim Schwarzen Loch: Gasmaterial, das in der Akkretionsscheibe in die gleiche Richtung rotiert wie das Loch, wird diesem näher kommen als im entgegengesetzten Fall. Damit kann sich nur ein geringeres Magnetfeld aufbauen, und auch der Jet wird schwächer.
Außerdem zeigen die Beobachtungen, dass weiter entfernte Galaxien – also solche aus früheren Zeiten des Universums – energiereichere Jets ausstießen als näher gelegene, und dass sich früher mehr Schwarze Löcher rückwärts drehten als später. Daraus folgern die Forscher, dass Schwarze Löcher nach ihrer Entstehung zunächst gegenläufig rotieren, und dann mit der Zeit ihre Drehrichtung ändern.
Manuela Kuhar
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