Und sie drehen sich doch

News: Und sie drehen sich doch

Es wäre schon verwunderlich, wenn sich schwarze Löcher nicht um sich selber drehten, schließlich gingen sie ja einst aus rotierenden Sternen hervor. Doch was nicht bewiesen ist, bleibt Glaubenssache. Bis jetzt, denn die Fachwelt feiert nun den womöglich ersten Nachweis eines rotierenden schwarzes Lochs.

Joachim Schüring

Mikroquasar GRO J1655-40 — © ESA, NASA and Felix Mirabel (the French Atomic Energy Commission & the Institute for Astronomy and Space Physics/Conicet of Argentina) / Microquasar GRO J1655-40 (artist's impression) / CC BY 4.0 CC BY (Ausschnitt)

In 10 000 Lichtjahren Entfernung, in der Nähe des Sternbilds Skorpion, befindet sich GRO J1655-40: ein Mikroquasar. Dabei handelt es sich um ein Doppelsternystem, bei dem aus einem der Sterne ein schwarzes Loch wurde und sich nun von dem Partnerstern ernährt. Das Compton Gamma-Ray Observatory hatte GRO J1655-40 aufgespürt, nachdem es dort Ende Juli 1994 einen Ausbruch energiereicher Röntgenstrahlung registrierte.

Sie ging von den heißen Gas- und Staubmassen aus, die in rasender Geschwindigkeit um das schwarze Loch kreisen, bevor sie endgültig verschluckt werden. Dass solche Akkretionsscheiben rotieren, ist bekannt, ob die schwarzen Löcher es auch tun, liegt zwar nahe, ist bisher aber nicht bewiesen. Sie sind ja die Überbleibsel großer, sich drehender Sterne, deren Bewegung also erhalten bleiben müsste. Ja, sie müssten sich auf ihrem Wege zum schwarzen Loch sogar immer schneller drehen - genauso wie eine Eiskunstläuferin, die ihre Arme anzieht.

Bei GRO J1655-40 fiel den Forschern auf, dass es in einem schmalen Frequenzbereich zu einem Flackern kam, so genannten quasi-periodischen Oszillationen (QPO). Und zwar mit zwei unterschiedlichen Frequenzen: 300 und 450 Hertz. Diese QPOs stehen im Zusammenhang mit der Masse und eignen sich deshalb zur Berechnung des engsten Orbits jener Akkretionsscheibe.

Aus anderen Untersuchungen weiß man bereits, dass GRO J1655-40 über rund sieben Sonnenmassen verfügt, die QPO von 300 Hertz entspricht demnach einer Umlaufbahn in gut 60 Kilometern Entfernung, und zwar unter der Voraussetzung, dass das schwarze Loch nicht rotiert. Dann bedeutete die QPO von 450 Hertz allerdings eine Umlaufbahn, die nicht einmal 50 Kilometer von dem schwarzen Loch entfernt ist. Und diese wäre nicht stabil, Gas und Staub müssten schlagartig verschluckt werden. Für Tod Strohmayer vom NASA Goddard Space Flight Center lässt dieser Umstand deshalb nur eine Erklärung zu: Das schwarze Loch selbst rotiert auch.

Und indem es rotiert, wirkt auf die in das schwarze Loch stürzende Materie eine entsprechend höhere Zentrifugalkraft. Ergo kann die Akkretionsscheibe schneller rotieren und sich dem Zentrum stärker nähern. Genauso würde der Mond auf die Erde stürzen, drehte sie sich mit einem Mal langsamer. Hätte Strohmayer Recht, so wäre dies der erste Beweis für die Rotation schwarzer Löcher, ein Beweis, den zu erbringen bisher als praktisch unmöglich galt.