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CHANDRA
Stellares Schwarzes Loch mit Rekordwind
von Stefan Deiters
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22. Februar 2012

Astronomen haben mit Hilfe des Röntgenteleskops Chandra den heftigsten bislang bekannten Wind aufgespürt, der aus der Umgebung eines stellaren Schwarzen Lochs ins All bläst. Die Forscher registrierten Windgeschwindigkeiten von mehr als 30 Millionen Kilometern pro Stunde, was fast drei Prozent der Lichtgeschwindigkeit entspricht.

IGR J17091-3624

So könnte das System IGR J17091-3624 aussehen. Bild: NASA / CXC / M. Weiss

Stellare Schwarze Löcher bleiben zurück, nachdem ein massereicher Stern am Ende seines nuklearen Lebens als Supernova explodiert ist. Ihre Masse entspricht typischerweise der fünf- bis zehnfachen Masse unserer Sonne. Sie sind damit deutlich "kleiner" als die supermassereichen Schwarzen Löcher, die sich in den Zentren der meisten Galaxien verbergen. Diese bringen es auf eine Masse von mehreren Millionen bis Milliarden Sonnenmassen.

Bei ihren Untersuchungen des stellaren Schwarzen Lochs IGR J17091-3624, kurz IGR J17091, haben Astronomen nun eine bemerkenswerte Entdeckung gemacht: Von der sogenannten Akkretionsscheibe rund um das Schwarze Loch geht ein Wind aus, der fast zehnmal schneller ist, als zuvor von stellaren Schwarzen Löchern bekannte Winde. Seine Geschwindigkeit beträgt über 30 Millionen Kilometer pro Stunde, was fast drei Prozent der Lichtgeschwindigkeit entspricht. In einer Akkretionsscheibe sammelt sich das Material bevor es im Schwarzen Loch verschwindet. Die Messung dieser Rekordwindgeschwindigkeit könnte den Astronomen also einiges über die Prozesse rund um stellare Schwarze Löcher verraten.

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"Dies ist das kosmische Äquivalent eines Hurrikans der Kategorie fünf", vergleicht Ashley King von der University of Michigan, die Erstautorin eines Fachartikels über die Entdeckung in den Astrophysical Journal Letters. "Wir haben nicht erwartet, dass dieses Schwarze Loch über einen so starken Wind verfügt." Die gemessenen Windgeschwindigkeiten entsprechen nämlich mehr denen der supermassereichen Schwarzen Löcher.

"Es war schon eine Überraschung, dass dieses kleine Schwarze Loch für Windgeschwindigkeiten sorgen kann, die wir gewöhnlich nur bei riesigen Schwarzen Löchern beobachten", unterstreicht Jon M. Miller, auch von der University of Michigan. "Mit anderen Worten: Dieses Schwarze Loch spielt deutlich oberhalb seiner Gewichtsklasse."

Doch dies ist nicht die einzige Besonderheit von IGR J17091: Der von der Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch ausgehende Wind könnte einen beträchtlichen Teil des Material von der Schwerkraftfalle wieder wegblasen. "Entgegen der bisherigen Ansicht, dass Schwarze Löcher alles einfangen, was ihnen zu nahe kommt, schätzen wir, dass bei IGR J17091 bis zu 95 Prozent des Materials in der Scheibe von dem Wind weggeblasen wird", so King.

Dieser Wind bläst dabei in viele verschiedene Richtungen, was ihn auch von sogenannten Jets unterscheidet. Jets sind eng gebündelte Teilchenstrahlen, die sich meist senkrecht zur Akkretionsscheibe ins All ausbreiten und nahezu Lichtgeschwindigkeit erreichen können. Parallel zu den Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Chandra wurden auch Messungen im Radiobereich durchgeführt. Danach war bei IGR J17091 in der Zeit, in der man den heftigen Wind beobachtet hatte, kein Jet zu erkennen. Zu anderen Zeiten allerdings hatte man hier im Radiobereich einen Jet beobachtet. Dieser Befund deckt sich mit Beobachtungen bei anderen stellaren Schwarzen Löchern und scheint darauf hinzudeuten, dass durch die Entstehung von Winden Jets quasi abgewürgt werden.

Die extremen Windgeschwindigkeiten folgerten die Astronomen aus einem Spektrum, das im vergangenen Jahr mit Hilfe des Röntgenteleskops Chandra aufgenommen worden war. Frühere ähnliche Beobachtungen hatten keine Hinweise auf solche extremen Winde geliefert. Offenbar handelt es sich also nur um ein temporäres Phänomen. Winde und Jets entstehen nach Ansicht der Astronomen durch Magnetfelder in der Scheibe um das Schwarze Loch. Sowohl deren Geometrie als auch die Rate, mit der Material in Richtung des Schwarzen Lochs strömt, könnte entscheidend sein, ob sich ein Jet oder ein Wind ausbildet.

IGR J17091 ist ein Doppelsystem, das aus einem sonnenähnlichen Stern und einem stellaren Schwarzen Loch besteht. Es befindet sich im sogenannten Bulge der Milchstraße und ist rund 28.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. 

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siehe auch
WISE: Schwarzes Loch mit flackerndem Jet - 22. September 2011
Mikroquasare: Überraschend kräftige Jets - 7. Juli 2010
Schwarze Löcher: Das Flackern von Schwarzen Löchern - 16. Oktober 2008
XMM: Röntgenteleskop beobachtet Mikroquasar - 18. April 2001
Links im WWW
Chandra, Webseite der NASA
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
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