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Lexikon der Astronomie: Magnetohydrodynamik

Dieser Begriff, kurz MHD genannt, subsumiert eine Theorie, die die Wechselwirkung zwischen Magnetfeldern und Plasma beschreibt. Das Plasma wird dabei als kontinuierliches Medium beschrieben, so dass eine Verbindung zwischen den Gleichungen der Hydrodynamik einerseits und den Maxwell-Gleichungen der Elektrodynamik andererseits Inhalt der MHD ist.

MHD + Einstein = kompliziert

Eine Beschreibung im Rahmen der Relativitätstheorie ist mithilfe des Maxwellschen Feldtensors und des Maxwellschen Energie-Impuls-Tensors umsetzbar. Außerdem ist eine Formulierung der kovarianten MHD-Gleichungen (General Relativistic Magnetohydrodynamics, GRMHD) in der Kerr-Metrik über den 3+1-Split (dem ADM-Formalismus) möglich.
Von Interesse sind diese Gleichungen natürlich bei der Beschreibung der Akkretion auf ein Schwarzes Loch, weil die Wechselwirkung des Plasmas mit Magnetfeldern wichtig ist. In der gekrümmten Raumzeit kommt es dabei zu speziellen Effekten, die Newtonsch nicht erklärbar sind. Dazu zählen der gravitomagnetische Dynamo, der besonders in Nähe des Schwarzen Loches starke, toroidale Magnetfelder erzeugt (siehe dazu auch Frame-Dragging und Lense-Thirring-Effekt). Diese Felder können eine wesentliche Rolle bei der Emission von Synchrotronstrahlung in dieser Raumregion spielen.

magnetische Erzeugung von relativistischen Jets

Der Blandford-Znajek Mechanismus kann bei vorhandenem Magnetfeld Rotationsenergie vom Schwarzen Loch elektromagnetisch extrahieren und könnte so die Bildung von Jet im innersten Bereich des Systems aus Schwarzem Loch und Akkretionsscheibe (siehe auch Standardscheibe) bewirken. Diese Prozesse spielen eine Rolle bei Röntgendoppelsternen und Aktiven Galaktischen Kernen (AGN).

magnetische Turbulenz & magnetische Akkretion

Die Magnetorotationsinstabilität (MRI) oder Balbus-Hawley-Instabilität treibt die magnetische Turbulenz in magnetisierten Akkretionsflüssen an. Die Turbulenz ist besonders relevant für den Transport von Drehimpuls in der Akkretionsscheibe. Außerdem restrukturiert sie den globalen Akkretionsfluss und sorgt für Materieeinflüsse und Materieausflüsse.

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  • Die Autoren
- Dr. Andreas Müller, München

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