Supermassive Schwarze Löcher befinden sich im Zentrum von vielen Galaxien. Sie beeinflussen deren Dynamik, und sind in vielerlei Hinsicht mysteriöse Objekte. Forscher am Massachusetts Institute of Technology haben nun eines dieser Mysterien gelüftet: der Spin des Schwarzen Lochs beeinflusst ob es Gasjets gibt oder nicht.
Schwarze Löcher verschlucken alles: Materie, Energie, Licht. Sie können daher nur indirekt beobachtet werden, beispielsweise mit Röntgenastronomie. Was man beobachtet ist nicht das Schwarze Loch selbst, sondern seine Auswirkung auf die Materie ausserhalb des Schwarzen Loches. Viele Schwarze Löcher haben sogenannte Akkretionsscheiben die um das Schwarze Loch rotieren - als Analogie können die Ringe um den Planeten Saturn dienen. Die Röntgenstrahlen entstehen wenn Materie in der Akkretionsscheibe auf das Schwarze Loch zufällt und sich dabei erhitzt.
Gewöhnliche Schwarze Löcher sind relativ häufig in unserer Galaxie und stellen das Endstadium von sehr schweren ausgebrannten Sternen dar. Sie sind in etwa zehnmal so schwer wie unsere Sonne. Supermassive Schwarze Löcher hingegen sind wesentlich seltener - in unserer Galaxie kennen wir ein einziges, nämlich im Zentrum der Milchstrasse. Weitere supermassive Schwarze Löcher existieren in anderen Galaxien, jeweils höchstens eines pro Galaxie. Sie sind millionen- bis milliardenmal so schwer wie unsere Sonne.
Diese supermassiven Schwarzen Löcher beeinflussen die Dynamik ihrer "Gastgalaxie". Ungefähr 10% dieser Schwarzen Löcher haben Gasjets entlang ihrer Rotationsachse (siehe Titelbild). Diese Gasjets bestehen aus Plasma - also ionisiertem Gas. Dadurch wird sehr viel kinetische Energie in die Gastgalaxie transportiert, was wiederum die Formation von Sternen in der Galaxie beeinflusst.
Bis vor kurzem blieb es rätselhaft warum diese Jets in manchen Schwarzen Löchern entstehen, in anderen jedoch nicht. Nun sind Forscher am MIT der Lösung dieses Rätsels einen wichtigen Schritt nähergekommen: der Spin (oder Eigendrehimpuls) des Schwarzen Loches dürfte dafür verantwortlich sein.
Es gibt nämlich zwei Möglichkeiten: das Schwarze Loch kann in dieselbe Richtung rotieren wie die Akkretionsscheibe, oder entgegengesetzt. Im zweiten Fall entstehen laut Analyse von Evans und Mitarbeitern Gasjets. Evans vermutete dies bereits seit fünf Jahren, konnte es experimentell aber erst kürzlich durch Beobachtungen belegen.
Auch von theoretischer Seite wird von der Einsteinschen Allgemeinen Relativitätstheorie ein wesentlicher Unterschied zwischen gleich- und entgegengesetzt rotierenden Schwarzen Löchern vorhergesagt: bei Schwarzen Löchern die gleich rotieren wie ihre Akkretionsscheibe kann letztere bis zum Horizont des Schwarzen Loches reichen. Bei Schwarzen Löchern die entgegengesetzt rotieren gibt es eine messbare Lücke zwischen dem Horizont und dem inneren Rand der Akkretionsscheibe (die Lücke ist in etwa so gross wie eine handvoll Schwarzer Löcher). Diese Lücke erzeugt letztlich magnetische Felder, die die treibende Kraft für die Gasjets sind.
Link: Press Release vom MIT
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