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CHANDRA
Schwarzes Loch verschmäht manches Material
von Stefan Deiters
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2. September 2013

Das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße verschlingt offenbar nur einen Bruchteil des Materials, das in seinen Einflussbereich gerät. Dies schlossen Astronomen jetzt aus neuen Beobachtungen mit dem Röntgenteleskop Chandra. Die Entdeckung könnte erklären helfen, warum das Material rund um das Schwarze Loch im Röntgenbereich so lichtschwach ist.

Sgr A*

Blick ins Zentrum der Milchstraße. Für die Aufnahme wurden Infrarotdaten (rot und gelb) und Röntgendaten (blau) kombiniert. Der Ausschnitt zeigt nur die Röntgendaten im Zentrum. Dieser Bereich hat einen Durchmesser von einem halben Lichtjahr. Bild: NASA / UMass / D.Wang et al. (Röntgen), NASA/STScI (Infrarot) [Großansicht]

Die Ende der vergangenen Woche vorgestellten Ergebnisse basieren auf einer der längsten Beobachtungskampagnen, die bislang mit dem Weltraumteleskop Chandra durchgeführt wurden. Das Röntgenteleskop hatte im vergangenen Jahr das Zentrum unserer Milchstraße insgesamt fünf Wochen lang anvisiert und auf diese Weise ungewöhnlich detailreiche Röntgenbilder des heißen Gases gemacht, das sich um das dortige supermassereiche Schwarze Loch bewegt.

Das zentrale Schwarze Loch der Milchstraße hat etwa die viermillionenfache Masse unserer Sonne. Am Himmel befindet es sich im Sternbild Schütze und wird mit einer Radioquelle in Verbindung gebracht, die den Namen Sagittarius A* (kurz Sgr A*) trägt. Das Zentrum der Milchstraße ist etwa 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Die neuen Chandra-Beobachtungen deuten nun darauf hin, dass nur weniger als ein Prozent des Materials, das in den unmittelbaren Einflussbereich des Schwarzen Lochs gerät, tatsächlich auch auf Nimmerwiedersehen in diesem verschwindet.

"Wir glauben, dass sich in den Zentren der meisten großen Galaxien supermassereiche Schwarze Löcher befinden, doch sind diese zu weit entfernt, um die Bewegungen des Materials in ihrer unmittelbaren Umgebung im Detail beobachten zu können", erläutert Q. Daniel Wang von der University of Massachusetts die Bedeutung der Untersuchung, die von ihm geleitet wurde. "Sgr A* ist eines der sehr wenigen Schwarzen Löcher, die uns nahe genug sind, um tatsächlich Zeuge dieser Prozesse zu werden."

Die neuen Chandra-Röntgenbilder, so die Auswertung der Astronomen, passen nicht zu theoretischen Modellen, die vor allem eine Ansammlung masseärmerer Sterne rund um das Schwarze Loch für die beobachtete Röntgenstrahlung verantwortlich machen. Stattdessen entdeckten sie Hinweise dafür, dass das Gas rund um das Schwarze Loch von Winden stammt, die von jungen massereichen Sternen ausgehen, die sich in einem scheibenförmigen Bereich rund um das Schwarze Loch befinden.

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"Das neue Chandra-Bild ist eines der coolsten, die ich je gesehen habe", meint auch Sera Markoff von der Universität in Amsterdam. "Wir sehen, wie Sgr A* heißes Gas von nahegelegenen Sternen einfängt und es in Richtung Ereignishorizont leitet." Als Ereignishorizont bezeichnen Astronomen die Grenze rund um ein Schwarzes Loch, nach deren Überschreiten es für kein Material mehr ein Entkommen gibt - und auch für Licht nicht.

Damit Material, das von einem Schwarzen Loch eingefangen wird, aber den Ereignishorizont überqueren kann, muss es Wärme und Impuls verlieren, was durch das Ausstoßen von Materie möglich wäre. "Der größte Teil des Gases muss hinausgeschleudert werden, so dass ein kleiner Bruchteil dann das Schwarze Loch erreichen kann", erklärt Feng Yuan vom Shanghai Astronomical Observatory. "Im Gegensatz zur allgemeinen Vorstellung, verschlingen Schwarze Löcher also nicht alles, was sie anziehen. Sgr A* hält offenbar einen großen Teil seiner Nahrung für zu schwer verdaulich."

Das Gas, was Sgr A* als "Nahrung" zur Verfügung steht, ist sehr diffus und extrem heiß und kann deswegen von dem Schwarzen Loch nur schwer eingefangen und verschluckt werden. Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren weit entfernter Quasare, von denen man eine extrem intensive Strahlung beobachtet, können sich im Gegensatz dazu aus einem deutlich kühleren und dichteren Gasreservoir in ihrer Umgebung bedienen.

Die neuen Daten dürften auch für Radioastronomen von Bedeutung sein: Ein besseres Verständnis darüber wie Gaswolken und Sterne das Schwarze Loch umkreisen und wie Material zum Schwarzen Loch oder von ihm weg strömt, sollte nämlich helfen, ein faszinierendes Phänomen in dieser Region im Radiobereich zu beobachten: den Schatten, den der Ereignishorizont hier auf die glühende Materie rund um das Schwarze Loch wirft.

Über ihre Beobachtungen berichten die Astronomen in einem Fachartikel in der Zeitschrift Science.

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Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Chandra, Seite der NASA
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