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Mysteriöse Gasscheiben im All

Forscher untersuchen Ränder von Schwarzen Löchern

| Autor/ Redakteur: Raffaela Römer* / Christian Lüttmann

Schwarze Löcher bergen noch viele Geheimnisse. Mithilfe neuer Technologien haben nun Forscher unter Beteiligung der Ruhr-Universität Bochum neue Erkenntnisse über die Gasscheiben herausgefunden, die viele Schwarze Löcher umkreisen.

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Künstlerische Darstellung eines Schwarzen Lochs und der darum rotierenden Gasscheibe
Künstlerische Darstellung eines Schwarzen Lochs und der darum rotierenden Gasscheibe
(Bild: gemeinfrei (12019/Pixabay) / CC0)

Bochum – Noch weiß niemand genau, woher das Gas kommt, das Schwarze Löcher umkreist. Forscher sind bei der Suche nach dem Ursprung nun aber einen großen Schritt weitergekommen.

Mithilfe eines neu entwickelten Versuchsaufbaus ist es Wissenschaftlern der Ruhr-Universität Bochum (RUB), der Universität Haifa und der Universität Tel Aviv gelungen, mehr über die Herkunft des Gases herauszufinden, das um supermassive Schwarze Löcher (s. Ergänzendes zum Thema) im Weltall kreist. Von ihren Erkenntnissen profitieren Astronomen, die sich mit den grundlegenden physikalischen Eigenschaften von Schwarzen Löchern und deren Entwicklung im Universum beschäftigen.

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Rund um die supermassiven Schwarzen Löcher rotieren so genannte Akkretionsscheiben. Sie bestehen aus Gas und Staub – Material, das sie fortlaufend von außen nach innen transportieren, bis es im Schwarzen Loch verschwindet. Das Forscherteam wollte mehr über diese Vorgänge erfahren. Für seine Beobachtungen nutzte es ein 46-Zentimeter-Teleskop des Wise-Observatoriums der Universität Tel Aviv in der israelischen Negev-Wüste. Dieses präparierten die Wissenschaftler mit Robotertechnik und speziell angefertigten Filtern.

Ergänzendes zum Thema
Was sind supermassive Schwarze Löcher?

Supermassiv bedeutet, dass die Masse des Schwarzen Lochs ein paar Millionen bis Milliarden mal so groß ist wie die Masse der Sonne. Solche Löcher verschlingen das gesamte Material, das sich in ihrer Nähe befindet, zum Beispiel Sterne. Sie kommen nur in aktiven Galaxien vor, also nicht in der Milchstraße. Diese besitzt zwar auch ein Schwarzes Loch, es wird jedoch nicht als supermassiv bezeichnet, denn es interagiert viel weniger mit seiner Umgebung. Außerdem unterscheiden sich supermassive Schwarze Löcher auch in ihrer Leuchtkraft von anderen: Die Helligkeit, die sie ausstrahlen, kann das Zehnfache der Leuchtkraft der gesamten Milchstraße betragen.

Automatisierte Astronomie

Dr. Francisco Pozo Nuñez, der nun wieder an der Ruhr-Universität in Bochum arbeitet, entwickelte das Projekt während seines Aufenthalts an der Universität Haifa. „Dieses Beobachtungssystem ist weltweit einzigartig. Es erreicht eine beispiellose photometrische Präzision“, sagt der Wissenschaftler. Die Robotertechnik ermöglichte es dem Teleskop, die Kuppel wetterabhängig selbstständig zu öffnen und zu schließen, sowie die Beobachtung autonom starten zu können. So war es möglich, besonders effizient zu arbeiten.

Nur mithilfe dieser Technik konnten die Forscher ihre Entdeckung machen: Sie fanden am Rand der Akkretionsscheibe Material von besonders hoher Dichte. Die Astronomen halten es für sehr wahrscheinlich, dass dieses Material der Ursprung des Gases ist, das um das Schwarze Loch kreist. Wichtig ist das Gas für viele astronomisch-physikalische Untersuchungen, weil seine Rotations-Geschwindigkeit häufig verwendet wird, um die Masse von Schwarzen Löchern in aktiven Galaxien abzuschätzen.

Strahlung von Schwarzem Loch erstmals direkt gemessen

Die Wissenschaftler machten noch eine andere Entdeckung: „Astrophysiker haben lange Zeit versucht, die optische Emission vom Zentrum supermassiver Schwarzer Löcher direkt zu messen. Mit unserem neuen Versuchsaufbau konnten wir diese Strahlung zum ersten Mal erfassen. Sie ist sehr stark und übt Druck auf das Gas am Rand der Akkretionsscheibe aus. Dieses wird dadurch hochgehoben“, erklärt Nuñez den Fund des Forscherteams.

Originalpublikation: Chelouche, Doron; Pozo Nuñez, Francisco; Kaspi, Shai.: Direct evidence of non-disk optical continuum emission around an active black hole. Nature Astronomy, 2018; DOI: 10.1038/s41550-018-0659-x

* R. Römer, Ruhr-Universität Bochum, 44801 Bochum

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