Das Flackern von Schwarzen Löchern
von Stefan Deiters astronews.com
16. Oktober 2008
Mithilfe 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.

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.
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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