|
Chaos rund ums Schwarze Loch
von Rainer Kayser
8. März 2005
Dass es rund um ein gewaltiges Schwarzes Loch recht turbulent zugeht, ist
für Astronomen nicht neu. Allerdings dachten sie bislang, dass zumindest die
finale Phase des Materieeinfalls in ein Schwarzes Loch relativ gleichmäßig und
ruhig verläuft. Neue Computersimulationen, die starke Magnetfelder und
relativistische Effekte berücksichtigen, zeigen jetzt, dass dies ganz und gar
nicht der Fall sein dürfte.
Simulation des Materieeinfalls in ein Schwarzes Loch (links).
Die roten Bereiche sind Regionen mit einer 10.000 Mal höheren
Dichte als in den blauen Bereichen.
Bild:
Johns Hopkins University |
Der Einfall von Materie in Schwarze Löcher verläuft erheblich turbulenter und
chaotischer als bislang vermutet. Das zeigen neue Computersimulationen
amerikanischer Astrophysiker. Den Forschern ist es erstmalig gelungen, die
komplizierten Wechselwirkungen zwischen Magnetfeldern und relativistischer
Gravitation am Rand eines Schwarzen Loches zu berücksichtigen. Dabei zeigte
sich, dass die relativistischen Effekte zu einer Verstärkung zufälliger
Bewegungen und so zu turbulenten Störungen des Materieeinfalls führen.
"Diese Simulationen liefern uns neue Einblicke in die komplizierte Geschichte
des Materieeinfalls in Schwarze Löcher", erläutert Julian Krolik von der
Johns Hopkins University in Baltimore, der Leiter des Forscherteams. "Sie
zeigen erstmalig, wie verwickelte Magnetfelder und Einsteinsche Gravitation
gemeinsam Energie aus der Materie herausquetschen, die in das ewige Gefängnis
eines Schwarzen Lochs stürzt."
Bislang gingen die Astronomen davon aus, dass die letzte Phase dieses
Materieeinfalls nahe der Grenze des Schwarzen Lochs schnell, gleichmäßig und
ruhig verläuft. Die neuen Computersimulationen zeigen jedoch, dass das Gegenteil
der Fall ist. Relativistische Effekte in der Umgebung des Horizonts des
Schwarzen Lochs führen zu gewaltigen, sich aufschaukelnden Störungen der Dichte,
der Geschwindigkeit und der magnetischen Feldstärke. Dadurch können sich
wellenartige Bewegungen mit beobachtbaren Konsequenzen aufbauen.
"Durch die Turbulenz wird die Materie außerhalb der Grenze des Schwarzen
Lochs aufgeheizt. Diese Erhitzung wiederum führt dazu, dass die Materie
zusätzliche Strahlung aussendet, die von den Astronomen auf der Erde beobachtet
werden kann", erläutert John Hawley von der University of Virginia, einer
der Entwickler des Computerprogramms.
Die chaotischen Turbulenzen könnten nach Ansicht der Astronomen auch eine
Erklärung für die schnellen Schwankungen der von Schwarzen Löchern ausgehenden
Strahlung sein. "Die gewaltige Variation der Aufheizung, die eine natürliche
Folge der magnetischen Kräfte in der Nähe eines Schwarzen Lochs ist, liefert uns
eine natürliche Erklärung für diese Helligkeitsschwankungen", so Hawley.
|
