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ULX
Gefräßiges Schwarzes Loch in M31
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik Potsdam
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13. Dezember 2012

Bei der Suche nach Novae in unserer Nachbargalaxie Andromeda sind Astronomen auf ein stellares Schwarzes Loch gestoßen, das mit einer sehr hohen Rate Materie verschlingt. Durch Beobachtungen im Radiobereich gelang es sogar, einen sogenannten Jet nachzuweisen. Durch die Untersuchung des Systems hoffen die Forscher mehr über die Vorgänge in unmittelbarer Nähe eines Schwarzen Lochs zu erfahren.

ULX
 
So könnte die jetzt entdeckte Röntgenquelle in der Andromedagalaxie aussehen. Bild: ESA/AOES Medialab

Schwarze Löcher sind unsichtbar, da ihre extreme Gravitation sogar Licht verschluckt. Wenn allerdings ein Schwarzes Loch Materie aus seiner Umgebung akkretiert, wird dieses Material stark erhitzt und leuchtet hell im Röntgenbereich. Außer der sogenannten Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch, bilden sich häufig energiereiche Teilchenstrahlen, sogenannte Jets, in denen hochenergetisches Plasma das System verlässt. Diese Jets werden ebenfalls durch die Schwerkraft des Schwarzen Lochs angetrieben und emittieren ein starkes Radiosignal.

Akkretionsscheiben und Jets sind damit zwei Aspekte des gleichen Phänomens. Indem Astronomen beides gleichzeitig untersuchen, können sie die physikalischen Vorgänge unter die Lupe nehmen, die in der Nähe eines Schwarzen Lochs ablaufen.

Ein internationales Astronomenteam aus Instituten in Deutschland, Großbritannien und anderen Ländern haben nun eine besonders interessante Quelle analysiert: im Januar 2012 entdeckte Wolfgang Pietsch vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik die extrem helle Röntgenquelle (kurz ULX für "ultraluminous X-ray source") XMMU J004243.6 412.519 im Rahmen einer Beobachtungskampagne der Andromedagalaxie (M31). Es handelte sich erst um die zweite ULX in der Andromedagalaxie und sie wurde daher sofort für Nachbeobachtungen im Radiobereich vorgemerkt.

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"Diese extrem hellen Röntgenquellen sind für uns Astronomen sehr interessante Objekte, da sie im Röntgenlicht sogar heller strahlen können als eine komplette Galaxie", erläutert Pietsch. "In diesem Fall haben wir nicht nur den extremen Helligkeitsanstieg im Röntgenbereich gesehen, sondern auch, dass sich das Spektrum verändert, was auf eine Änderung in der Akkretionsrate des Schwarzen Lochs hindeutet."

Die ULX wurde im Rahmen einer Beobachtungskampagne entdeckt, mit der die Astronomen Novae entdecken und beobachten wollen. Dies sind Doppelsternsysteme, bei denen ein weißer Zwergstern Material von einem Begleiter aufnimmt. Dabei kommt es zu einem gewissen Zeitpunkt zu einer nuklearen Explosion auf der Oberfläche des weißen Zwerges und einer erhöhten Emission von ernergieärmerer Röntgenstrahlung - bisher wurden im Verlauf dieses Programmes mehr als 75 Novae in der Andromedagalaxie entdeckt.

Ein interessantes Nebenprodukt dieser Suche ist die Entdeckung von Röntgendoppelsternen, in denen sich ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch befinden und die bei viel höheren Röntgenenergien strahlen - im Extremfall als ULX. Die Astronomen konnten die ULX sechs Monate verfolgen und dabei sehen, wie die Quelle dramatisch heller wurde und wieder verblasste. Die Daten deuten darauf hin, dass das Schwarze Loch extrem viel Material aus seiner Umgebung schluckt, die Akkretionsrate dürfte dabei nahe am oder sogar über dem theoretischen Maximum für sphärische Objekte liegen.

Derartige Daten erlauben es den Astronomen, mehr darüber zu erfahren, wie sich die Struktur der Akkretionsscheibe bei solch hohen Raten ändert und möglicherweise auch, wodurch die energiereichen Jets ausgelöst werden. Ein derartiger Jet wurde nun in der Tat bei Radiowellenlängen beobachtet. Damit gelang erstmals der Nachweis eines Radiojets von einem stellaren Schwarzen Loch außerhalb unserer eigenen Galaxie.

"Wir konnten damit einem Schwarzem Loch beim Genuss eines Mehr-Gänge-Menüs zusehen, von der leichten Vorspeise, als die Quelle dunkel war, über das Verschlingen des Hauptgerichts, als sie wirklich hell aufschien, bis hin zum Nachtisch, als sie wieder dunkler wurde", sagt Matthew Middleton von der University of Durham . "Nebenbei ließ das Schwarze Loch auch Dampf ab. Diese Jets zeigen uns klipp und klar, dass diese extrem helle Röntgenquelle – und damit auch andere ULX – nur ein typischer Überrest eines Sterns mit der etwa zehnfachen Sonnenmasse ist, der so viel Material verschluckt, wie es nur irgend möglich ist."

Die Astronomen veröffentlichten ihre Ergebnisse jetzt in der Fachzeitschrift Nature.

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siehe auch
Andromedagalaxie: Das Geheimnis einer hellen Röntgenquelle - 24. Februar 2012
Links im WWW
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
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