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CHANDRA
Dem Ursprung von Jets auf der Spur
von Stefan Deiters
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15. Januar 2004

Wissenschaftlern am Massachusetts Institutes of Technology gelang dank wiederholter Beobachtungen eines Jets in unserer Milchstraße mit dem Röntgenteleskop Chandra ein einmaliger Blick in die unmittelbare Umgebung eines Schwarzen Lochs. Der Ursprung des gebündelten Partikelstroms scheint danach etwa fünfmal näher am Schwarzen Loch zu liegen als bislang angenommen.



So dürfte das von Chandra beobachtete System SS 433 aussehen. Die Richtung, in der sich die Erde befindet, ist markiert. Bild: CXC / M. Weiss

Dank der Chandra-Beobachtungen konnten die Forscher detailliert verfolgen, wie sich der Partikelstrom mit zunehmender Entfernung vom Schwarzen Loch verändert und damit die Masse des Schwarzen Loches mit einem ganz neuen Verfahren messen. Damit ist die Aufklärung des Kuriosums, dass Schwarze Löcher sowohl Materie aufsaugen aber auch für gewaltige Teilchenbeschleuniger ins All verantwortlich sind, ein Stück näher gerückt.

Die Forscher beobachteten die bekannte Quelle mit dem Namen SS 433. Es handelt sich dabei um ein Doppelsternsystem in rund 16.000 Lichtjahren Entfernung. Es besteht aus einem Schwarzen Loch und einem Begleiterstern, der die kosmische Schwerkraftfalle in einer Entfernung umrundet, die rund zwei Drittel der Entfernung des Merkur von der Sonne beträgt. Durch diese Nähe kommt es zu einem Strom von Materie in Richtung des Schwarzen Lochs. Die Materie spiralt in einer so genannten Akkretionsscheibe in das Schwarze Loch. Senkrecht dazu schießen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 26 Prozent der Lichtgeschwindigkeit zwei Jets ins All.

"Diese Hochgeschwindigkeits-Jets in der Nähe von SS 433 könnten von demselben Mechanismus gespeist werden, der auch für die gewaltigen kosmischen Jets verantwortlich ist, die man in entfernten Galaxien und Quasaren beobachtet und die auf supermassereiche Schwarze Löcher zurückzuführen sind", erläutert Laura Lopez, Studentin am MIT und Hauptautorin einer wissenschaftlichen Veröffentlichung über die Ergebnisse. "SS 433 ist daher ein sehr schönes Studienobjekt für diese Vorgänge in unserer eigenen Milchstraße."

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Von der Erde aus betrachtet sehen wir einen der Jets von SS 433 zu uns geneigt, der andere Jet weist von der Erde weg. Der Begleitsterns des Schwarzen Loches sorgt dafür, dass regelmäßig ein Teil der Jets für uns verdeckt wird. Für die Forscher ist dies eine willkommene Gelegenheit, die anderen - nicht verdeckten -Teile des Jets genauer zu untersuchen. Dies taten sie mit Hilfe des High Energy Transmission Grating Spectrometers and Bord von Chandra

Auf diese Weise erhielten sie eine der detailliertesten Bestandsaufnahmen eines Jets, die bislang gemacht wurden: So ermittelten sie den Verlauf der Temperatur im Jet, die von 100 Millionen Grad Celsius im inneren Bereich auf 10 Millionen Grad im äußeren Bereich fällt, die Geschwindigkeit, enthaltene Elemente sowie die Dichte. So konnten sie auch den Ursprung des Partikelstroms besser ermitteln, der deutlich näher am Schwarzen Loch liegt als bislang vermutet. Sie berechneten die Größe des Begleitsterns - rund neun Sonnenmassen - und bestimmten die Masse des Schwarzen Lochs auf die 16-fache Masse unserer Sonne. Damit ist auch endgültig geklärt, dass es sich bei SS 433 um ein Doppelsystem mit einem Schwarzen Loch handelt und nicht etwa mit einem Neutronenstern.

"SS 433 ist wirklich einzigartig für unsere Forschungen", erläutert Hermann Marshall, der die Forschungen leitete. "Es stellt für uns eine einmalige Möglichkeit dar, Ursprung, Entwicklung und das Verhalten von Jets über längere Zeiträume detailliert zu beobachten, weil die Röntgenstrahlen aus unmittelbarer Nähe des Schwarzen Lochs kommen. Von den viele Hundert bekannten Jets ist dies der einzige, bei dem wir wirklich sicher sein können, wie hoch die Temperatur und Dichte im Inneren ist."

Die Jets, die man in entfernten Galaxien beobachtete, könnten ein ähnliches Verhalten wie der Jet von SS 433 zeigen, doch sind diese so riesig, dass die Zeitskalen der bei SS 433 beobachteten Veränderungen hier zu lang für Beobachtungen sind. SS 433 ist daher ein willkommenes Studienobjekt in vergleichsweise unmittelbarer Nähe. Weitere Beobachtungen mit Chandra sind geplant.

Links im WWW
Chandra, Seite an der Harvard Universität
Chandra, Seite der NASA
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