Maßnehmen bei Schwarzen Löchern

News: Maßnehmen bei Schwarzen Löchern

Gewöhnliche Schwarze Löcher sind ja eigentlich schon rätselhaft genug. Aber noch viel mysteriöser sind die superschweren Schwarzen Löcher in den Zentren von Galaxien. Nicht einmal deren Masse war bislang mit Sicherheit bekannt. Dabei kann sie ganz leicht ermittelt werden: Einfach die Helligkeitsschwankungen der Materie rundum messen und dann mit den Werten eines kleinen Schwarzen Loches bekannter Masse vergleichen und hochrechnen. So schnell geht das, stellten Astronomen bei der Auswertung von Daten eines Röntgensatelliten fest.

Schwarze Löcher sind Himmelsobjekte, deren Gravitationsfelder so stark sind, daß aus ihrer unmittelbaren Nähe nichts – nicht einmal das Licht – entkommen kann. Ein stellares Schwarzes Loch, die Überbleibsel eines massereichen Sterns also, ist ein Objekt, dessen Masse mehrere bis einige Dutzend Male so groß ist wie die der Sonne. Ein superschweres Schwarzes Loch, das im Zentrum einer ganzen Galaxie aus Hunderten von Milliarden Sternen zu finden ist, verfügt über Hunderttausende bis mehrere Milliarden Sonnenmassen.

"Uns stehen sehr genaue Methoden zur Verfügung, um die Masse stellarer schwarzer Löcher anhand der Umlaufbahnen ihrer Begleitsterne zu messen, welche durch die Masse und den Gravitationssog des Schwarzen Loches beeinflußt werden", erklärte Rick Edelson von der University of California in Los Angeles und der britischen Leicester University. "Doch es gibt keine Möglichkeit, diese Messungen bei superschweren Schwarzen Löchern durchzuführen."

Mit Hilfe des Rossi X-ray Timing Explorer-Satelliten (RXTE) der NASA beobachteten Edelson und Kirpal Nandra vom Goddard Space Flight Center die Galaxie NGC 3516, die über 100 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Der außergewöhnlich helle Kern dieser Galaxis – ein als "aktiver galaktischer Nucleus" bekanntes Phänomen – entsteht nach Ansicht der Astronomen durch ein superschweres Schwarzes Loch, das Materie von den naheliegenden Sternen absaugt. Dies geschieht in so großen Mengen, daß in einer Region, die nur ungefähr so groß wie unser Sonnensystem ist, ausreichend Energie freigesetzt wird, um die gesamte übrige Galaxie zu überstrahlen.

Nandra und Edelson entdeckten in ihren Daten eine erstaunliche Ähnlichkeit zu dem wohlbekannten stellaren Schwarzen Loch Cygnus X-1 in unserer Milchstraße. Beide Objekte zeigten im Röntgenbereich prinzipiell die gleiche Art von Helligkeitsschwankungen, nur war das Flackern von NGC 3516 um das Millionenfache stärker. Interessanterweise differierten die Helligkeiten der beiden Objekte ebenfalls um diesen Wert – NGC 3516 strahlt einemillionmal heller als Cygnus X-1. Wenn es einen Zusammenhang zwischen Helligkeit und Masse geben sollte, ließe sich so die Masse des superschweren Loches einfach bestimmen. Und tatsächlich stimmen die berechneten Werte mit den Daten aus spektroskopischen Untersuchungen überein: Cygnus X-1 hat zehn Sonnenmassen und NGC 3516 etwa zehn Millionen.

"Diese äußerst starken Ähnlichkeiten bei der Röntgenvariabilität von superschweren und stellaren Schwarzen Löchern wurden nie zuvor so detailgenau gemessen", sagte Nandra. "Nunmehr können wir durch die Analogie viele Merkmale dieser entfernteren, superschweren schwarzen Löcher studieren. Wir nutzen hierzu einfach unsere Erfahrung mit stellaren Schwarzen Löchern, die näher liegen und über die wir viel mehr Kenntnisse haben." Er fügte hinzu, daß die Ähnlichkeiten beim Flackern nahelegen, daß in beiden Arten von Schwarzen Löchern dieselben physikalischen Mechanismen ablaufen.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 9.9.1998
"Ein schwarzes Loch – ganz nahe"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 20.1.1998
"Ein schwerer Fall"
Spektrum Ticker vom 5.1.1998
"Die schwarzen Herzen der Galaxien"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)

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