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SWIFT
Das seltene Flackern eines Schwarzen Lochs
von Stefan Deiters
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9. Oktober 2012

Der NASA-Satellit Swift hat unlängst einen Ausbruch hochenergetischer Röntgenstrahlung in der Nähe des Zentrums unserer Galaxie beobachtet. Hinter dieser seltenen Röntgen-Nova dürfte sich, so die Vermutung der Astronomen, ein bislang unbekanntes stellares Schwarzes Loch verbergen.

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So könnte das System aussehen, in dem es zur beobachteten Röntgen-Nova gekommen ist. Bild: NASA / GSFC

"Helle Röntgen-Novae sind so selten, dass es sich dabei praktisch um Ereignisse handelt, die man nur einmal während einer Mission erwischt", so Neil Gehrels, der verantwortliche Wissenschaftler für Swift am Goddard Space Flight Center der NASA. "Das ist die erste, die Swift beobachtet hat und es war etwas, auf das wir gewartet haben."

Als Röntgen-Nova bezeichnen Astronomen kurzzeitig aufleuchtende Röntgenquellen. Sie erreichen ihre maximale Leuchtkraft innerhalb weniger Tage und werden dann im Verlauf der folgenden Monate allmählich wieder schwächer. Sie entstehen vermutlich, wenn sich größere Mengen von Gas einem Schwarzen Loch oder einem Neutronenstern nähern.

Der Satellit Swift soll in erster Linie energiereiche Gammastrahlenausbrüche, sogenannte Gamma-ray Bursts, aufspüren. Aber auch die plötzlich aufleuchtende Röntgenquelle wurde am 16. und 17. September von einem Teleskop des Satelliten registriert. Die Nova, die nach dem Satelliten und ihrer Position am Himmel die Bezeichnung Swift J1745-46 trägt, liegt nur wenige Grad vom Zentrum der Milchstraße entfernt im Sternbild Schütze. Ihre Entfernung schätzen die Astronomen auf zwischen 20.000 und 30.000 Lichtjahre. Sie dürfte sich damit im inneren Bereich unserer Galaxie befinden.

Mit Hilfe bodengebundener Teleskop konnten die Wissenschaftler anschließend auch Strahlung im Infraroten und im Radiobereich von Swift J1745-46 nachweisen, im sichtbaren Bereich des Lichtes allerdings blieb die Quelle hinter den dichten Staubwolken in diesem Himmelsbereich verborgen.

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Ihr maximale Leuchtkraft im Bereich der harten Röntgenstrahlung erreichte Swift J1745-46 am 18. September und hatte zu diesem Zeitpunkt eine vergleichbare Helligkeit wie der berühmte Krebsnebel. Dieser Supernova-Überrest gilt als Referenzobjekt für Beobachtungen von Strahlung dieser hohen Energien und als eine der hellsten Quellen dieser Art außerhalb des Sonnensystems. Als die Strahlung im hochenergetischen Röntgenbereich schon wieder abnahm, stieg die Emission der Röntgenstrahlung niedrigerer Energien noch weiter an - ein typisches Verhalten für Röntgen-Novae.

"Die Muster, die wir sehen, werden bei Röntgen-Novae beobachtet, deren zentrales Objekt ein Schwarzes Loch ist", so Boris Sbarufatti vom L’Osservatorio Astronomico di Brera im italienischen Mailand, der gerade mit anderen Mitgliedern des Swift-Teams an der Penn State University forscht. "Wir hoffen, dass wir nach Abklingen der Röntgenstrahlung die Masse bestimmen und bestätigen können, dass es sich tatsächlich um ein Schwarzes Loch handelt."

Die Astronomen vermuten, dass das Schwarze Loch Partner eines Low mass X-ray binary (LMXB) ist, also eines Röntgendoppelsterns niedriger Masse. Bei dem anderen Stern des Systems dürfte es sich um einen normalen, sonnenähnlichen Stern handeln, von dem Material abgezogen wird und sich in einer sogenannten Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch sammelt. In dieser Scheibe heizt sich das Gas auf und sorgt so normalerweise für eine kontinuierliche Strahlung im Röntgenbereich.

Allerdings kann es unter bestimmten Bedingungen vorkommen, dass der Strom von Material in Richtung des Schwarzen Lochs unregelmäßig ist, sich das Gas zunächst im äußeren und kälteren Bereich der Scheibe sammelt und dann irgendwann plötzlich in Richtung des Schwarzen Lochs strömt. Dies führt dann zu einem Ausbruch, wie er von Swift beobachtet wurde. Anschließend kann es wieder mehrere Jahrzehnte dauern, bis sich wieder ausreichend Material in der Scheibe gesammelt hat und es zu einem erneuten Ausbruch kommt.

Das Phänomen ist Astronomen nicht nur von Röntgendoppelsternen bekannt, sondern gilt auch als Erklärungsmodell für eine ganze Reihe von ähnlichen kurzzeitigen Ausbrüchen in den verschiedensten Systemen - von protoplanetaren Scheiben um junge Sterne, über Novae von Weißen Zwergsternen bis hin zu supermassereichen Schwarzen Löchern in den Zentren von entfernten Galaxien.

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siehe auch
Millisekunden-Pulsare: Doppelsternsystem gibt Einblick in Entstehung - 25. Mai 2009
Links im WWW
Swift, Seite der NASA
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