Atemberaubende neue Bilder zeigen, wie Schwarze Löcher unglaublich helle Jets erzeugen, die Millionen von Lichtjahren lang sind und über weite kosmische Entfernungen gesehen werden können. Die Bilder wurden durch eine Computersimulation erzeugt und könnten helfen, ein dauerhaftes Rätsel zu lösen, wie sich die Jets bilden, sagten die Forscher hinter den Bildern.
Trotz ihres Spitznamens sind schwarze Löcher nicht immer schwarz. Wenn ein Schwarzes Loch ein Objekt verbraucht, drehen sich Gas und Staub um den Schlund des Gravitationsgiganten, und Reibung kann das Material an den Rändern auf sengende Temperaturen erwärmen. Dieser heftige Prozess erzeugt leuchtturmartige Strahlen geladener Teilchen, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit nach außen bewegen und Strahlung emittieren, die heller als eine ganze Galaxie leuchten kann.
"Sie sind wie Laserstrahlen, die das Universum durchdringen und es uns ermöglichen, Schwarze Löcher zu sehen, deren Emission sonst zu schwach wäre, um nachweisbar zu sein", sagte Alexander Tchekhovskoy, Computerastrophysiker an der Northwestern University in Evanston, Illinois, gegenüber Live Science.
Die komplexen Mechanismen hinter diesen Jets sind jedoch noch wenig bekannt. Ein möglicher Einblick in das Problem ergibt sich aus der Tatsache, dass Material um ein Schwarzes Loch in Plasma umgewandelt wird, einen glühend heißen, aber diffus magnetisierten Zustand der Materie. Physiker haben lange vermutet, dass verdrehte Magnetfelder irgendwie mit dem gekrümmten Gewebe der Raumzeit um ein sich drehendes Schwarzes Loch interagieren, um die Jets entstehen zu lassen.
Kyle Parfrey vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, und seine Kollegen konnten mithilfe hochdetaillierter Computermodelle simulieren, wie geladene Teilchen in der Nähe des Randes eines Schwarzen Lochs zu verdrehten und rotierenden Magnetfeldern führen, wie die Forscher am 23. Januar berichteten in der Zeitschrift Physical Review Letters. Die Wissenschaftler haben auch Informationen aus Albert Einsteins Relativitätstheorie aufgenommen, um Paare dieser Teilchen zu modellieren, die auf speziellen Umlaufbahnen fliegen. Diese Umlaufbahnen sind genau richtig abgestimmt, sodass, wenn eines der Partikel eines Duos in das Schwarze Loch fällt, sein Partner mit ultraschneller Geschwindigkeit herauszoomt und sich selbst mit der vom Schwarzen Loch selbst gestohlenen Energie antreibt.
Jedes Objekt, sogar eine Tüte Müll, könnte aus einem Raumschiff auf eine dieser Umlaufbahnen geschossen werden, und dies würde dem Schiff einen starken Energieschub geben, sagte Tchekhovskoy, der nicht an der Arbeit beteiligt war.
Die neuen Berechnungsmethoden werden Forschern helfen, Regionen mit starkem elektrischem Strom in der Nähe des Randes eines Schwarzen Lochs besser zu untersuchen, die mit den in den Jets beobachteten Röntgen- und Gammastrahlen zusammenhängen könnten, sagte Parfrey gegenüber Live Science. Als nächstes möchte das Team den Prozess der Erzeugung der geladenen Teilchenpaare realistischer modellieren. Dadurch können Astronomen die Eigenschaften eines Jets besser vorhersagen, sagte Parfrey.
Die Ergebnisse werden Wissenschaftlern auch dabei helfen, die Ergebnisse von zwei Bemühungen zu interpretieren, dem Event Horizon Telescope und GRAVITY, die derzeit darauf abzielen, den Schatten zu fotografieren, den das supermassereiche Schwarze Loch im Herzen der Milchstraße auf das umgebende Material wirft, sagte Parfrey.
