Nicht nur die supermassereichen Schwarzen Löcher in den Zentren von Galaxien, sondern auch solche mit nur wenigen Sonnenmassen können Materie um sich versammeln und dadurch extrem hell aufleuchten. Matthew Middleton vom Anton Pannekoek Institut der Universität Amsterdam und seine Kollegen entdeckten nun in der benachbarten Andromedagalaxie einen solchen Mikroquasar und wollen damit auch etwas über die großen Exemplare lernen.

Ultrahelle Röntgenquelle in der Andromedagalaxie
© Digitized Sky Survey / James Miller-Jones, Curtin University node of the International Centre for Radio Astronomy Research
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Nachdem der Satellit XMM-Newton eine extrem helle Röntgenquelle am Himmel ausgemacht hatte, verfolgten die Astronomen die Emissionen über mehrere Monate. Die Leuchtkraft stieg zunächst an und fiel dann wieder ab. Zudem registrierten das Team um Middleton auch starke Emissionen im Radiobereich, deren Intensität auf Zeitskalen von einigen zehn Minuten schwankte. Das Verhalten stimme mit einer Röntgenquelle in der rund 2,5 Millionen Lichtjahre entfernten Nachbargalaxie überein, die nahezu mit der für sie maximal möglichen Leuchtkraft erstrahlt. "Unsere Beobachtungen zeigen uns, dass es sich bei dieser ultrahellen Röntgenquelle – und damit auch bei vielen anderen – um ein gewöhnliches Schwarzes Loch mit rund zehn Sonnenmassen handelt, das die Materie so schnell verschlingt wie es nur kann", fasst Middleton die weiteren Ergebnisse zusammen.

Das kompakte Objekt zieht vermutlich Gas von einem Begleitstern ab, das dann in einer schnell rotierenden Scheibe auf das Schwarzes Loch zuströmt, sich dabei erhitzt und hell im Röntgenbereich aufleuchtet. Aus den inneren Regionen der Akkretionsscheibe schießen derweil gebündelte Materiestrahlen, fast mit Lichtgeschwindigkeit, ins All, wobei Radiowellen freigesetzt werden. Je nachdem wie schnell Gas und Staub auf das Schwarze Loch stürzen, variiert die Stärke der Röntgen- und Radiostrahlung. Die Leuchtkraft kann allerdings nicht unaufhörlich ansteigen, sondern nur bis zu einer gewissen Grenze – dem sogenannten Eddington-Limit. Ab hier wird der Strahlungsdruck so groß, dass die einströmende Materie wieder nach außen beschleunigt – infolgedessen sinken Akkretionsrate und Leuchtkraft wieder ab. Genau das hatten die Forscher in der Andromedagalaxie beobachtet.

Astronomen kennen bereits vier ähnliche Quellen in der Milchstraße, allerdings werden die Röntgenstrahlen hier durch Staub in der Galaxie absorbiert. Deshalb lässt sich hieran schwer erforschen, wie die gebündelten Teilchenstrahlen, oder Jets, um ein Schwarzes Loch mit der Akkretionsströmung am Eddington-Limit zusammenhängen. Extragalaktische Röntgenquellen, wie die nun in der Andromedagalaxie entdeckte, erlauben dagegen einen ungehinderten Blick auf die einfallende Materie und somit auf das gekoppelte Verhalten von Radio- und Röntgenemissionen.

Anhand von solchen Mikroquasaren ließe sich dann vielleicht auch verstehen, wie die großen Gegenstücke funktionieren. "In den kleineren Systemen laufen die Dinge viel schneller ab, was uns mit mehr Daten versorgt, um die Physik dahinter zu verstehen", erläutert Middleton die Vorteile. Die aktiven Schwarzen Löcher mit einigen Millionen Sonnenmassen spielten wohl eine große Rolle dabei, Materie und Energie im frühen Universum umzuverteilen. Die Mechanismen dahinter zu verstehen, ist daher ein großes Ziel von Astronomen.