15 Jahre lang haben Astronomen ein Schwarzes Loch beobachtet. Nun konnten sie ein Geheimnis lüften. Wie das Space-Magazin Science Alert berichtet, haben Astrophysiker aus Argentinien, Niederlanden, Großbritannien und Italien den „Herzschlag“ ihres Messobjekts feststellen können.
Temperaturen von einer Milliarde Grad Celsius
Eine ganze Reihe von Teleskopen wurde für die Sammlung der notwendigen Informationen über den Zeitraum von 15 Jahren verwendet. Das Schwarze Loch mit der Bezeichnung GRS 1915 + 105 beinhaltet auch noch einen Begleitstern. Zu finden ist dieses binäre System in der Milchstraße in einer Entfernung von rund 36.000 Lichtjahren zur Erde.
Nach der Auswertung der Daten konnten die Forscher eine klare Unterscheidung zwischen der Korona und den Jets, also den Materiestrahlen, vornehmen. Zuvor war es noch umstritten, inwiefern es sich um verschiedene Phänomene handelt. Dabei ist die Korona ein innerer Ring aus der Materie, die beschleunigt und somit erhitzt wird. Diese erst lässt ein Schwarzes Loch für Wissenschaftler auf der Erde sichtbar werden. Auf der anderen Seite gibt es allerdings noch die genannten Jets, die über elektromagnetische Kräfte vom System abgestoßen werden. „Das klingt logisch, aber seit 20 Jahren gibt es eine Debatte, ob die Korona und Jets dasselbe sind. Jetzt wissen wir, dass sie nacheinander auftreten“, so Mariano Méndez von der Universität Groningen.
Den Wissenschaftlern half bei ihrer Beobachtung, dass das Schwarze Loch beständig von seinem Begleiter mit Materie gefüttert wurde. So konnte eine deutliche Akkretionsscheibe um den Himmelskörper entstehen. Die Korona ist ein extremer Bereich mit Temperaturen von bis zu einer Milliarde Grad Celsius zwischen dem inneren Rand der Akkretionsscheibe und dem Ereignishorizont, von dem keine Informationen mehr nach außen dringen können. Nicht mal Licht hat hier noch eine Chance, gegen die enorme Gravitation, die in dieser kosmischen Singularität herrscht, anzukommen.
Unterscheidung zwischen Röntgen und Radio
Die extremen Bedingungen, die in dieser Konstellation herrschen, sorgen dafür, dass ein immenses Magnetfeld entsteht, das die Elektronen derart beschleunigt, dass diese so unglaublich heiß werden. Die dabei entstehende Röntgenstrahlung kommt auf der Erde an und ist messbar. Es ist auch dieses Magnetfeld, das dafür sorgt, dass die Materie, die außerhalb des Ereignishorizonts zu den Polen des Schwarzen Lochs fließt, ins All geschleudert werden kann. Bei diesem Prozess entstehen Radiowellen.
Entsprechend konzentrierten sich die Astronomen auf die Bereiche der Röntgen und der Radiowellen. Die Daten hierzu wurden bereits zwischen 1996 und 2012 gesammelt. 410 simultane Beobachtungen lassen sich in der Sammlung finden, was eine Analyse der Veränderungen der Energiespektren zulässt. So wurde deutlich, dass es eine direkte Korrelation der beiden Kräfte gibt. In Momenten, in denen die Röntgenstrahlung besonders stark war, nahmen die zu messenden Radiowellen ab. Das gleiche Prinzip funktioniert aber auch umgekehrt.
In diesem Prinzip machten die Wissenschaftler den angesprochenen „Herzschlag“ des Himmelskörpers fest. Die Korona zieht sich zusammen und verliert an Energie, wenn Material zu den Polen wandert. Dann folgt ein Abschluss der Jets und das Ganze kann dann von vorne beginnen. „Es war eine große Herausforderung, diese Sequenz zu demonstrieren“, so Méndez. „Wir mussten Daten von Jahren mit denen von Sekunden vergleichen und die höchsten Energiewerte mit den niedrigsten.“
Nun möchten die Forscher ein weiteres Geheimnis lösen. Noch ist nämlich unklar, warum die Korona im Röntgenspektrum derart hell leuchten kann. Allein durch die Hitze sei dies bislang nicht zu erklären.
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