Schwarze Löcher: Die Atom-Schleudern im All

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Schwarze Löcher: Die Atom-Schleudern im All

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Mit ihren scharf gebündelten Materie-Strahlen schleudern schwarze Löcher große Mengen Atome ins All.

Bei Schwarzen Löchern bilden sich oft gigantische Materieströme von extrem hoher Geschwindigkeit. Ein internationales Forscherteam hat sie nun genauer analysiert.

Astronomen haben Schwarzen Löchern ein wichtiges Geheimnis entlockt: Die Schwerkraftmonster schleudern mit ihren scharf gebündelten Materie-Strahlen große Mengen Atome ins All. Das berichtet ein Team um María Díaz Trigo von der Europäischen Südsternwarte ESO im britischen Fachjournal „Nature“.

Schwarze Löcher sind massive Objekte im Universum, die durch ihr Gravitationsfeld das Raumzeitgefüge um sich herum so verzerren, dass weder Materie noch Licht aus dieser Region nach außen gelangen können. Dadurch verschlucken schwarze Löcher sämtliche Materie, die ihnen zu nahe kommt. Bevor die Materie jedoch unwiederbringlich eingesogen wird, sammelt sie sich in der Regel in einer schnell rotierenden Scheibe um das Schwarze Loch. Bei dieser Scheibe, die Materie in Richtung des Zentrums transportiert ("akkretiert" nennen das die Experten) handelt es sich um eine sogenannte Akkretionsscheibe. Daraus schießen bei vielen Schwarzen Löchern mächtige Materie-Strahlen, die sogenannten Jets, senkrecht nach oben und unten ins All hinaus.

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„Obwohl sie seit Jahrzehnten beobachtet werden, sind wir immer noch nicht sicher, woraus sie bestehen und was sie antreibt“, erläuterte Díaz Trigo in einer Mitteilung des Internationalen Radioastronomie-Forschungszentrums ICRAR in Australien. Mit den ICRAR-Instrumenten und dem europäischen Röntgensatelliten „XMM-Newton“ wurden die Forscher Zeugen, wie sich bei einem neu entdeckten Schwarzen Loch plötzlich ein Jet bildete.

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„Wir wissen seit langem, dass die Jets Elektronen enthalten, aber unter dem Strich keine negative elektrische Ladung besitzen, also muss es in ihnen etwas positiv Geladenes geben“, erläuterte Ko-Autor James Miller Jones vom ICRAR. „Bis jetzt war nicht klar, ob die positive Ladung von Positronen kommt, dem Antimaterie-Gegenpart der Elektronen, oder von positiv geladenen Atomen.“

Die Analyse der Strahlung aus den Jets des Schwarzen Lochs förderte nun charakteristische Spektrallinien zutage, also voneinander scharf getrennte Linien eines Spektrums elektromagnetischer Wellen. Für die Forscher sind diese Linien eindeutige „Fingerabdrücke“ von Eisen- und Nickelatomen. Sie schließen daraus, dass ein erheblicher Anteil der Jets aus Atomen unterschiedlicher Elemente besteht. Da Atome sehr viel schwerer sind als Positronen, können die Jets so deutlich mehr Energie aus dem System wegtragen als Strahlen aus Elektronen und Positronen.

Die Messungen erlaubten auch, die Geschwindigkeit der Jets bei dem beobachteten Schwarzen Loch zu bestimmen: Sie schießen mit knapp 200.000 Kilometern pro Sekunde ins All hinaus, das sind zwei Drittel der Lichtgeschwindigkeit. Angetrieben werden die Jets demnach von der schnell rotierenden Akkretionsscheibe und nicht vom Schwarzen Loch selbst.

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