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CHANDRA
Falsche Töne von M87
von Stefan Deiters
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11. Oktober 2006

Das Röntgenteleskop Chandra hat länger als je zuvor die elliptische Riesengalaxie M87 beobachtet. Die Astronomen entdeckten Hinweise auf periodische Eruptionen aus der Umgebung des Schwarzen Lochs sowie auf Schallwellen im Gas. M87 scheint tief zu brummen. Musikfreunde dürften allerdings nicht auf ihre Kosten kommen.

M87

Chandra-Aufnahme von M87 kombiniert mit einem Bild im optischen Bereich des Lichts. Röntgenstrahlung mit niedriger Energie erscheint rot, das Licht von Sternen bläulich. Bild: NASA / CXC / CfA / W.Forman et al. [Großansicht]

M87

Chandra-Aufnahme im hochenergetischen Röntgenbereich: Zu erkennen ist der nahezu kreisförmigen Stoßwelle. Bild: NASA / CXC / CfA / W.Forman et al

Die Entdeckung gelang den Astronomen als sie Daten der die bislang längsten Röntgenbeobachtung der elliptischen Riesengalaxie M87 auswerteten. M87 liegt im Zentrum des Virgo-Galaxienhaufens. Sie beherbergt in ihrem Inneren eines der massereichsten Schwarzen Löcher im Universums. Mit Hilfe des Chandra-Röntgenteleskops entdeckten die Wissenschaftler Schleifen und Ringe im heißen Gas, das den Galaxienhaufen durchdringt und die Galaxie umgibt. Dieses heiße Gas sorgt für die beobachtete Röntgenstrahlung.

Die beobachteten Schleifen deuten nach Ansicht der Forscher auf periodische Eruptionen aus der Nähe des supermassereichen Schwarzen Lochs hin. Diese verursachen Änderungen im Druck des Gases und führen somit zur Ausbildung von Schallwellen. "Wir können sagen, dass es in diesem Haufen schon seit Urzeiten ein tiefes Brummen gegeben hat", so William Forman vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

Der Ausbruch in M87, dessen Folgen Chandra beobachtet hat, scheint sich alle paar Millionen Jahre zu wiederholen. Mit weit reichenden Folgen: Die Ausbrüche sorgen nämlich dafür, dass sich das Gas im Haufen nicht abkühlt und verhindern somit Sternentstehung in größerem Umfang. Ohne diese Ausbrüche könnte M87 heute vollkommen anderes aussehen und würde eventuell gar keine elliptische Galaxie sein. "Würde das Schwarze Loch nicht all den Lärm machen, wäre M87 vielleicht ein komplett anderer Galaxientyp", spekuliert Paul Nulsen, der auch am CfA arbeitet. "Vielleicht eine riesige Spiralgalaxie, die rund 30 Mal leuchtstärker ist als unsere Milchstraße."

Die Ausbrüche entstehen, wenn Materie ins Schwarze Loch stürzt: Während das meiste Material von der Schwerkraftfalle verschlungen wird, wird ein Rest in so genannten Jets, also eng gebündelten Materieströmen, ins All geschleudert. Diese Jets treffen auf das Gas im Haufen und sorgen so letztlich für die Schallwellen.

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Die Chandra-Beobachtungen von M87 zeigen auch den bislang deutlichsten Hinweis auf eine vom Schwarzen Loch produzierte Stoßwelle, was für eine sehr starke Explosion in der Vergangenheit spricht. Die Stoßwelle zeigt sich als nahezu kreisförmiger Ring aus hochenergetischer Röntgenstrahlung, dessen Durchmesser rund 85.000 Lichtjahre ist. Genau im Zentrum dieses Rings liegt das Schwarze Loch. Außerdem entdeckten die Astronomen in M87 erstmals Filamente von Röntgenstrahlung mit einer Länge von über 100.000 Lichtjahren. Eine Erklärung dafür könnten Magnetfelder sein, die heißes Gas eingefangen haben. "Wir können einiges, wie etwa die Stoßwelle, mit Lehrbuch-Physik erklären", so CfA-Mitarbeiterin Christine Jones. "Bei anderen Details allerdings, wie etwa den Filamenten, kommen wir ganz schön ins Grübeln."

Schallwellen in Galaxienhaufen sind nichts Neues: Auch im Perseus-Galaxienhaufen wurde schon Töne entdeckt. Der Perseus-Haufen scheint dabei recht konstant 57 Oktaven unter dem eingestrichenen C zu brummen. M87 hingegen weist vielfältigere Töne auf und dürfte nicht gerade harmonisch klingen. Die Astronomen entdeckten auch Hinweise auf einen kleineren Ausbruch vor rund 8 Millionen Jahren, der für Schallwellen sorgte, die 56 Oktaven unter dem eingestrichenen C liegen. Vermutlich gibt es auch noch tiefere Töne, die auf größere Ausbrüche zurückgehen.

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