Obwohl die Schwerkraft von Schwarzen Löchern so stark ist, dass Licht nicht einmal entweichen kann, können wir die Strahlung der überhitzten Materie sehen, die gleich verbraucht wird. Bisher konnten Wissenschaftler nicht erklären, wie all diese Materie kontinuierlich in das Schwarze Loch fällt - sie sollte nur umkreisen, wie Planeten, die um einen Stern herumgehen. Neue Daten vom Chandra-Röntgenobservatorium zeigen, dass das starke Magnetfeld eines Schwarzen Lochs Turbulenzen in der umgebenden Materie erzeugt, die dazu beitragen, dass es nach innen getrieben wird, um verbraucht zu werden.
Schwarze Löcher erhellen das Universum, und jetzt können Astronomen endlich wissen, wie. Neue Daten vom Chandra-Röntgenobservatorium der NASA zeigen zum ersten Mal, dass starke Magnetfelder der Schlüssel zu diesen brillanten und überraschenden Lichtshows sind.
Es wird geschätzt, dass bis zu einem Viertel der seit dem Urknall emittierten Gesamtstrahlung im Universum von Material stammt, das auf supermassereiche Schwarze Löcher fällt, einschließlich der Quasare, die hellsten bekannten Objekte. Seit Jahrzehnten haben Wissenschaftler Schwierigkeiten zu verstehen, wie Schwarze Löcher, die dunkelsten Objekte im Universum, für solch erstaunliche Strahlungsmengen verantwortlich sein können.
Neue Röntgendaten von Chandra geben die erste klare Erklärung dafür, was diesen Prozess antreibt: Magnetfelder. Chandra beobachtete ein Schwarzes Lochsystem in unserer Galaxie, bekannt als GRO J1655-40 (kurz J1655), bei dem ein Schwarzes Loch Material von einem Begleitstern in eine Scheibe zog.
"Nach intergalaktischen Maßstäben befindet sich J1655 in unserem Hinterhof, sodass wir es als maßstabsgetreues Modell verwenden können, um zu verstehen, wie alle Schwarzen Löcher funktionieren, einschließlich der in Quasaren gefundenen Monster", sagte Jon M. Miller von der University of Michigan, Ann Arbor, dessen Das Papier zu diesen Ergebnissen erscheint in der dieswöchigen Ausgabe von Nature.
Die Schwerkraft allein reicht nicht aus, um zu bewirken, dass Gas in einer Scheibe um ein Schwarzes Loch Energie verliert und mit den für Beobachtungen erforderlichen Raten auf das Schwarze Loch fällt. Das Gas muss einen Teil seines Drehimpulses entweder durch Reibung oder durch Wind verlieren, bevor es sich nach innen drehen kann. Ohne solche Effekte könnte Materie sehr lange in der Umlaufbahn um ein Schwarzes Loch bleiben.
Wissenschaftler haben lange gedacht, dass magnetische Turbulenzen Reibung in einer gasförmigen Scheibe erzeugen und einen Wind von der Scheibe treiben könnten, der den Drehimpuls nach außen trägt und das Gas nach innen fallen lässt.
Mit Chandra lieferten Miller und sein Team entscheidende Beweise für die Rolle magnetischer Kräfte im Akkretionsprozess des Schwarzen Lochs. Das Röntgenspektrum, die Anzahl der Röntgenstrahlen bei verschiedenen Energien, zeigte, dass die Geschwindigkeit und Dichte des Windes von der J1655-Scheibe Computersimulationsvorhersagen für magnetisch angetriebene Winde entsprachen. Der spektrale Fingerabdruck schloss auch die beiden anderen wichtigen konkurrierenden Theorien zu Winden aus, die von Magnetfeldern angetrieben werden.
"1973 kamen Theoretiker auf die Idee, dass Magnetfelder die Erzeugung von Licht durch auf schwarze Löcher fallendes Gas antreiben könnten", sagte Co-Autor John Raymond vom Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik in Cambridge, Massachusetts 30 Jahre später haben wir vielleicht endlich überzeugende Beweise. “
Dieses tiefere Verständnis, wie Schwarze Löcher Materie ansammeln, lehrt Astronomen auch andere Eigenschaften von Schwarzen Löchern, einschließlich ihres Wachstums.
"So wie ein Arzt die Ursachen einer Krankheit und nicht nur die Symptome verstehen will, versuchen Astronomen zu verstehen, welche Ursachen Phänomene im Universum auftreten", sagte Co-Autor Danny Steeghs, ebenfalls vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. "Wenn wir verstehen, wie Material Energie freisetzt, wenn es auf Schwarze Löcher fällt, können wir auch lernen, wie Materie auf andere wichtige Objekte fällt."
Zusätzlich zu Akkretionsscheiben um Schwarze Löcher können Magnetfelder eine wichtige Rolle bei Scheiben spielen, die um junge sonnenähnliche Sterne, in denen sich Planeten bilden, sowie in ultradichten Objekten, sogenannten Neutronensternen, entdeckt werden.
Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, verwaltet das Chandra-Programm für das Science Mission Directorate der Agentur. Das Smithsonian Astrophysical Observatory kontrolliert Wissenschaft und Flugbetrieb vom Chandra X-ray Centre, Cambridge, Mass.
Weitere Informationen und Bilder finden Sie unter:
http://chandra.harvard.edu und http://chandra.nasa.gov
Originalquelle: Chandra-Pressemitteilung
