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COMPUTERSIMULATIONEN
Wenn Schwarze Löcher rotieren
von Stefan Deiters
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25. Januar 2002

In aufwendigen Computersimulationen versuchen Astrophysiker den Geschehnissen in der Umgebung eines Schwarzen Lochs auf die Spur zu kommen. Das besondere Interesse dabei gilt den bereits in den 70er Jahren vorhergesagten energiereichen Jets, die von den mysteriösen Objekten ausgehen. Entscheidend für ihre Entstehung ist, so bestätigt eine neue Untersuchung, die Rotation der Schwarzen Löcher. 

Schwarzes Loch

Der Raum um ein rotierenden Schwarzes Loch (Mitte): Dargestellt sind die Magnetfeldlinien in der Umgebung. Darstellung: JPL/NASA

"Diese Forschungsarbeiten unterstützen uns dabei, das Mysterium rund um rotierende Schwarze Löcher zu entschlüsseln und bestätigen außerdem, dass die Rotation zum Freiwerden von Energie führt", erläutert der Astrophysiker Dr. David Meier vom NASA Jet Propulion Laboratory, der zusammen mit seinem japanischen Kollegen Dr. Shinji Koide die Arbeiten durchgeführt hat. Schwarze Löcher, also extrem dichte Objekte, deren Gravitationskraft so groß ist, dass nichts - nicht einmal Licht - entkommen kann, können entweder als normale stellare Schwarze Löcher als Endprodukte im Leben eines massereichen Sterns oder aber als supermassereiche Variante im Zentrum von Galaxien auftreten. Beide Arten von Schwarzen Löchern können mit hoher Geschwindigkeit rotieren. Material, was in das Schwarze Loch stürzt, wird daher heftig herumgeschleudert, bevor es endgültig verschwindet. Die Strahlung, die dabei frei wird, kann man mit Radio- und Röntgenteleskopen beobachten. Das Schwarze Loch selbst ist unsichtbar.

"Da wir nicht zu einem Schwarzen Loch reisen und es auch nicht im Labor erzeugen können, haben wir Supercomputer benutzt, um eines zu simulieren", so Meier. Die Berechnungen, die die Forscher durchführten, ähneln denen, die beispielsweise auch Meteorologen zum Erstellen einer Wettervorhersage machen: Dabei wird aus Kenntnissen über die Erdatmosphäre und die Gravitation und aktuellen Satellitenbildern das Wetter der nächsten Tage berechnet. Ganz ähnlich versuchte Meier und sein Kollege aus Daten über Plasmen in der Umgebung eines Schwarzen Lochs und Erkenntnissen über die Auswirkungen von Gravitation und Magnetfeldern zu simulieren, was rund um eine Schwarzes Loch vor sich geht.

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"Wir haben ein rotierende Schwarzes Loch modelliert, in das magnetisiertes Plasma stürzt und simuliert wie das Magnetfeld Energie von der Rotation des Schwarzen Lochs aufnimmt," erklärt Koide. "In diesem Fall wurden Jets aus reiner elektromagnetischer Energie durch das Magnetfeld ins All hinausgeschleudert und zwar entlang des Nord- und Südpols über dem Schwarzen Loch.," ergänzt Meier. "Die Jets beinhalten Energie, die etwa dem 10 Milliardenfachen der Energie unserer Sonne entspricht multipliziert mit einer Milliarde."

Dies Ergebnis ist für Theoretiker nicht überraschend: Es war von Professor Roger Blandford vom California Institute of Technology und seinem Kollegen Roman Znajek bereits in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts vorhergesagt worden. Die neuen Simulationen unterstützen jetzt die alte Theorie.

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