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CHANDRA
Neue Methode zum "Wiegen" Schwarzer Löcher
von Stefan Deiters
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17. Juli 2008

Astronomen haben jetzt erstmals ein neues Verfahren ausprobiert, mit dem die Masse eines supermassereichen Schwarzen Lochs unabhängig bestimmt werden kann: Sie basiert auf der Spitzentemperatur des heißen Gases im Zentrum einer Galaxie. Ein erster Vergleich zeigte nun, dass die Methode korrekte Ergebnisse liefert.

NGC 4649

Die Galaxie NGC 4649 in einer kombinierten Hubble- (blau) und Chandra (violett)-Aufnahme. Bild: NASA / CXC / Univ. of California Irvine / P. Humphrey et al. (Chandra); NASA / STScI (Hubble)

Mit Hilfe des NASA-Röntgenteleskops Chandra und einem neuen Verfahren bestimmten Astronomen jetzt die Masse des supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der elliptischen Riesengalaxie NGC 4649. Sie ermittelten dazu die Temperaturspitze des Gases im Zentrum der Galaxie. Der gefundene Wert stimmt mit bisherigen Massenabschätzungen ausgezeichnet überein. Bislang wurde die Masse supermassereicher Schwarzer Löcher in der Regel anhand der Bewegung von Sternen und Gas in der unmittelbaren Umgebung des Schwarzen Lochs bestimmt.

"Das ist schon ein enorm wichtiges Ergebnis, denn Schwarze Löcher sind manchmal sehr schwer zu fassen und es gibt nur wenige Methoden, mit denen man die Masse genau bestimmen kann", erläutert Philip Humphrey von der University of California in Irvine, der die Untersuchung leitete. "Es ist ein gutes Gefühl, dass zwei grundsätzlich verschiedene Methoden zum gleichen Ergebnis führen."

NGC 4649 ist nur eine von wenigen Galaxien, in denen die Masse des zentralen Schwarzen Lochs mit zwei verschiedenen Methoden gemessen wurde. Die neue, auf Chandra-Röntgenbeobachtungen basierende Methode bestätigt zudem, dass NGC 4649 tatsächlich das massereichste Schwarze Loch in unserem lokalen Universum besitzt. Mit der 3,4 Milliarden-fachen Masse der Sonne ist es etwa Tausend Mal massereicher als das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße.

Die Methode macht sich den Einfluss der Anziehungskraft des Schwarzen Lochs auf das umgebende Gas zu Nutze. Dieses wird komprimiert und erhitzt sich, wodurch es zu einem Anstieg der Gastemperatur sowie zu einer Temperaturspitze in unmittelbarer Nähe des Zentrums kommt. Je massereicher das Schwarze Loch ist, desto höher ist die Temperatur dieser Spitze im Zentrum der Galaxie. Eine theoretischen Vorhersage dieses Effektes wurde bereits vor zehn Jahren publiziert, doch erst jetzt konnte er zum ersten Mal beobachtet und zur Bestimmung der Masse verwendet werden.

"Es ist schon wunderbar endlich einen überzeugenden Beweis für den Einfluss des riesigen Schwarzen Lochs zu sehen, den wir erwartet hatten", meint Fabrizio Brighenti von der Universität im italienischen Bologna, der die Theorie zusammen mit seinem Kollegen William Mathews von der University of California in Santa Cruz vor zehn Jahren aufgestellt hatte. "Wir sind begeistert, dass unser neues Verfahren genauso gut funktioniert wie die traditionellen Methoden zur Bestimmung der Masse eines Schwarzen Lochs."

Das Schwarze Loch in NGC 4649 ist derzeit nicht sonderlich aktiv, verschlingt also keine gewaltigen Mengen von Materie. Deswegen ist es relativ unauffällig. Um mehr über das Schwarze Loch zu erfahren muss man daher zu indirekten Verfahren greifen und die Sterne und das Gas in seiner Umgebung studieren. Die neue Methode ist gerade für solche Schwarzen Löcher hervorragend geeignet.

"Riesige Schwarze Löcher im entfernten Universum sorgen für eine spektakuläre Lichtshow, das sieht aber im lokalen Universum anders aus", so Humphrey. "Wir können es darum kaum erwarten, unsere Methode bei anderen Galaxien auszuprobieren, die auch so unauffällige Schwarze Löcher im Zentrum haben." Die Forscher veröffentlichen ihre Ergebnisse in einer kommenden Ausgabe der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal.

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siehe auch
Milchstraße: Nachweis des Schwarzen Lochs ausgezeichnet - 13. Juni 2008
Milchstraße: "Todesschrei" vom Rand des Schwarzen Lochs - 3. November 2003
VLT: Rasender Stern um das zentrale Schwarze Loch - 21. Oktober 2002
Links im WWW
Chandra Röntgenteleskop
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