Röntgensatellit späht in Jets von Schwarzem Loch

| Autor / Redakteur: Till Mundzeck, dpa / Sebastian Gerstl

Künstlerische Darstellung eines aus einem Schwarzen Loch austretenden Jet mit Akkretionsscheibe.
Künstlerische Darstellung eines aus einem Schwarzen Loch austretenden Jet mit Akkretionsscheibe. (Bild: NASA/ JPL-Caltech / CC0)

Forscher analysieren die Jets, die aus Schwarzen Löchern senkrecht ins All schießen. Helligkeitsausbrüche geben nun Einblick in das Innenleben dieser Jets.

Röntgenbeobachtungen geben Einblicke in die rätselhaften Materiestrahlen aus Schwarzen Löchern. In den sogenannten Jets schießt heißes Gas mit hoher Geschwindigkeit ins All hinaus. Untersuchungen mit dem Röntgensatelliten «NuStar» der US-Raumfahrtbehörde Nasa und mit erdgebundenen optischen Teleskopen haben nun die Größe des Beschleunigerbereichs am Beginn der Jets erkundet.

Schwarze Löcher verschlingen normalerweise alles, was ihnen zu nahe kommt. Oft bilden sich dabei sogenannte Akkretionsscheiben aus, in denen die Materie ihrem Untergang entgegenstrudelt. Ein kleiner Teil der Materie wird jedoch reflektiert und schießt in Form heißer Gasstrahlen senkrecht ins All hinaus. Die Entstehung dieser Jets ist noch nicht genau verstanden.

Die Forscher um Poshak Gandhi on der britischen Universität Southampton haben nun zwei Systeme untersucht, bei denen sich jeweils ein Schwarzes Loch von einem Begleitstern nährt. Die Astronomen stoppten die exakte Zeit von Helligkeitsausbrüchen in den Systemen. Dabei stellten sie fest, dass die Ausbrüche jeweils eine Zehntelsekunde eher im Röntgenbereich zu sehen waren als im sichtbaren Bereich des Lichts.

Sie erklären sich diese Beobachtung so, dass die Röntgenstrahlung von schnellen Teilchen nahe des Schwarzen Lochs ausgestrahlt wird und das sichtbare Licht weiter außen in den Jets entsteht. Den Abstand zwischen beiden Orten deuten sie als den Haupt-Beschleunigerbereich.

Aus dem gemessenen Zeitverzug und der Geschwindigkeit der nahezu lichtschnellen Teilchen ergibt sich die Größe dieses Bereichs von ungefähr 30 000 Kilometern. Diese Größe ist bei beiden beobachteten Systemen gleich, obwohl sich deren Abmessungen und Zustände zum Teil deutlich unterscheiden. Die Astronomen schließen daraus, dass die Größe des Haupt-Beschleunigerbereichs in solchen Jets im Wesentlichen von der Masse des Schwarzen Lochs abhängt.

Das wird gestützt von Untersuchungen an supermassereichen Schwarzen Löchern, bei denen Wissenschaftler einen deutlich längeren Zeitverzug - und damit einen entsprechend größeren Beschleunigerbereich - abgeleitet haben.

«Wir sind hoch begeistert, weil es so aussieht, als hätten wir einen charakteristischen Maßstab für das Innenleben der Jets gefunden», erläutert Gandhi in einer Nasa-Mitteilung. Die Wissenschaftler hoffen, dass ihre Analysen zur Entwicklung einer einheitlichen Theorie für Jets von Schwarzen Löchern aller Größenklassen beitragen.

Das Forschungsteam hat seine Beobachtungen im Fachblatt «Nature Astronomy» vorgestellt.

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