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SCHWARZE LÖCHER
Das Flackern von Schwarzen Löchern
von Stefan Deiters
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16. Oktober 2008

Mit Hilfe des Very Large Telescope und des Rossi X-Ray Timing Explorers haben Astronomen nun das Flackern des Lichts aus der Umgebung von zwei Schwarzen Löchern detailliert untersucht. Die Beobachtungen im Röntgenbereich und im sichtbaren Bereich des Lichts ergaben, dass Magnetfelder offenbar eine entscheidende Rolle beim Verschlingen von Materie durch Schwarze Löcher spielen. 

Schwarzes Loch

Die beiden untersuchten Schwarzen Löcher befanden sich in Doppelsystemen und wurden beide von einem normalen Stern umrundet, von dem das Schwarze Loch Material aufnimmt. Bild: ESO / L. Calçada

Das Licht was uns aus der Umgebung von Schwarzen Löchern erreicht, ist alles andere als konstant - es flackert. "Das schnelle Flackern des Lichts aus der Umgebung eines Schwarzen Lochs wird im Allgemeinen im Röntgenbereich beobachtet", erläutert Poshak Gandhi vom japanischen RIKEN Cosmic Radiation Lab, der das internationale Astronomenteam leitete. "Unsere neue Studie ist ein von ganz wenigen, die auch das Flackern im sichtbaren Bereich des Lichtes untersucht und - ganz wichtig - dieses in eine Beziehung zum Flackern im Röntgenbereich setzt."

Die Astronomen verfolgten das Licht aus der Umgebung von zwei Schwarzen Löchern gleichzeitig von der Erde aus und aus dem All. Dazu diente ihnen der Rossi X-ray Timing Explorer der NASA und die Hochgeschwindigkeitskamera ULTRACAM, ein Instrument, das am Very Large Telescope der ESO auf dem Gipfel des Paranal in Chile montiert war und bis zu 20 Aufnahmen pro Sekunde machen kann. "Dieses sind die schnellsten Beobachtungen, die je von einem Schwarzen Loch von einem großen optischen Teleskop aus gemacht worden sind", meint Vik Dhillon von der University of Sheffield, der die ULTRACAM mit entwickelt hat.

Zu ihrer Überraschung stellten die Astronomen fest, dass die Helligkeitsschwankungen im sichtbaren Bereich des Lichtes noch schneller waren als die, die man in der Röntgenstrahlung beobachtet. Außerdem liefen die Schwankungen zwar nicht simultan ab, folgten aber einem ganz bestimmten Muster: Gerade bevor es im Röntgenbereich kurzzeitig heller wird, wurde die Strahlung im sichtbaren Licht schwächer, um dann aber kurz aufzublitzen und wieder schnell schwächer zu werden.

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Die beobachteten Signale kommen natürlich nicht aus dem Schwarzen Loch selbst, sondern aus seiner direkten Umgebung. Das Material, was hier in einer Scheibe um das Schwarze Loch herumwirbelt, ist äußerst heiß und wird durch die gewaltige Anziehungskraft, Magnetismus und hohen Druck beeinflusst. Deswegen ändert sich die Stärke des ausgestrahlten Lichts ständig. "Die Muster, die wir entdeckt haben, liefern aber ein stabiles Gerüst, das auch trotz der ansonsten chaotischen Helligkeitsschwankungen deutlich wird", so Andy Fabian vom Institute of Astronomy der Universität im englischen Cambridge. "Daher kann es wichtige Hinweise auf die zu Grunde liegenden dominierenden physikalischen Prozesse liefern."

Lange Zeit hielt man die Strahlung im sichtbaren Bereich des Lichtes aus der Umgebung von Schwarzen Löchern für einen Sekundäreffekt: Entscheidend, so die Annahme, sei die Röntgenstrahlung, die das umgebende Gas zum Leuchten bringt. Doch wenn dies zutreffend sein soll, müsste jedes Aufflackern im sichtbaren Bereich des Lichts nach einem Aufblitzen im Röntgenbereich erfolgen und zudem deutlich langsamer heller und wieder dunkler werden.

"Die jetzt beobachteten schnellen Helligkeitsschwankungen im sichtbaren Bereich des Lichtes lassen die bisherige Theorie sofort als falsch erscheinen und zwar bei beiden untersuchten Objekten", so Gandhi. "Das Flackern im Röntgenbereich und im sichtbaren Bereich des Lichtes muss stattdessen einen gemeinsamen Ursprung haben, der sehr nahe am Schwarzen Loch zu finden ist."

Bester Kandidat dafür sind starke Magnetfelder. Diese können in unmittelbarer Nähe des Schwarzen Lochs Energie aufnehmen, bis diese entweder in Form von Millionen Grad heißem und Röntgenstrahlen aussendenden Plasma oder als extrem schneller Strahl aus geladenen Teilchen wieder frei wird. Die Verteilung der Energie auf diese beiden Phänomene könnte, so die Astronomen, für das beobachtete Flackern sorgen.

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siehe auch
Schwarze Löcher: Kleinstes Schwarzes Loch entdeckt - 2. April 2008
Links im WWW
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ESO
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