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SCHWARZE LÖCHER
Winde beeinflussen Galaxienentwicklung
von Stefan Deiters
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5. November 2007

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien erzeugen in ihrer unmittelbaren Umgebung heftige Winde, die ihre eigene Entwicklung und auch die ihrer Muttergalaxie entscheidend beeinflussen können. Die Winde, so vermuteten Astronomen schon lange, haben ihren Ursprung in der sogenannten Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch. Jetzt konnte diese These erstmals durch Beobachtungen belegt werden.

Winde von einem Schwarzen Loch

Rund um das Schwarze Loch bildet sich eine Akkretionsscheibe aus (mehrfarbig), die Winde werden senkrecht dazu ins All geblasen (rot). Bild: NASA / CXC / M. Weiss

Astronomen des Rochester Institute of Technology gelang es nun nachzuweisen, dass die von einem supermassereichen Schwarzen Loch ausgehenden Winde aus der Akkretionsscheibe des Schwarzen Loches stammen und auch deren Drehung übernehmen. Eine Akkretionsscheibe ist eine rotierende Scheibe aus Gas und Staub um ein Schwarzes Loch. Hier sammelt sich Material, bevor es endgültig ins Schwarze Loch stürzt - oder aber als Wind wieder ins All geblasen wird. Aus dem Bereich dieser Scheibe stammt auch die intensive Strahlung, die man von aktiven Schwarzen Löchern beobachtet. Die Wissenschaftler berichteten über ihre Entdeckung in der aktuellen Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift Nature.

"Das Gas, das in einen Quasar, also in ein aktives Schwarzes Loch, aus der Galaxie einfließt, füttert quasi den Quasar", erläutert Andrew Robinson, Professor für Physik am Rochester Institute of Technology und Leiter der Studie. "Das Gas, das wieder aus dem Quasar geblasen wird, reguliert das Wachstum des Schwarzen Lochs und die Entstehung der Galaxie."

Die Wissenschaftler beobachteten für ihre Untersuchung die Winde, die aus dem Quasar PG 1700+518 kommen, der rund drei Milliarden Lichtjahre von uns entfernt ist. Sie nutzten dazu das William Herschel Telescope auf der Kanareninsel La Palma. Schon früher gab es Indizien dafür, dass diese Winde in der frühen, aktiven Phase einer Galaxie eine entscheidende Rolle spielen können. Das Schwarze Loch im Zentrum verschlingt in dieser Zeit mit einer so hohen Rate Material, dass es heller erscheint, als der gesamte Rest der Galaxie, die dadurch regelrecht überstrahlt wird.

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"Lange Zeit nahm man an, dass diese Winde von der Akkretionsscheibe ausgehen, allerdings basierte diese Annahme bis jetzt lediglich auf theoretischen Überlegungen", erläutert Professor David Axon, Chef der Physik am Rochester Institute of Technology. Die neuen Beobachtungen der Astronomen zeigten nun, dass sich die Winde im Falle von PG 1700+518 tatsächlich vertikal von der Scheibe entfernen, sich dabei aber mit einer Geschwindigkeit drehen, die der der Akkretionsscheibe sehr ähnlich ist. Das werten die Forscher als direkten Beweis dafür, dass die Winde tatsächlich von der Akkretionsscheibe ausgehen.

Die Beobachtung hilft den Wissenschaftlern auch, die bislang ungeklärte Frage zu beantworten, was mit dem Drehimpuls der Scheibe passiert, wenn Material schließlich in das Schwarze Loch fällt. Fände sich kein Weg, den Drehimpuls in der Scheibe loszuwerden, sollte das Gas stabil um das Schwarze Loch kreisen - genauso, wie die Erde um die Sonne.

"Wenn man den Drehimpuls nicht irgendwie los wird", erläutert Stuart Young, der als Postdoc in Rochester arbeitet, "würde alles zum Erliegen kommen und der Quasar quasi abgeschaltet. Unsere Arbeit deutet nun darauf hin, dass sich die Akkretionsscheibe von Teilen des überschüssigen Drehimpulses durch rotierende Winde entledigt und dadurch erst das Wachsen des Schwarzen Lochs und damit auch den Quasar ermöglicht."

Akkretionsscheiben von Quasaren sind zu klein, um sie direkt zu beobachten. Die Astronomen untersuchten deswegen die Polarisation des Lichts, das sie vom Quasar auffingen und folgerten daraus auf die Struktur des fernen Objekts. Durch dieses Verfahren haben Wissenschaftler in den vergangenen Jahrzehnten schon jede Menge über entfernte Quasare gelernt: So stellten sie beispielsweise fest, dass es nicht - wie ursprünglich gedacht - verschiedene Typen von aktiven Galaxien gibt, sondern wir lediglich den immer gleichen Typ aus unterschiedlichen Blickwinkeln betrachten.

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