Kosmologie: Umgebung Schwarzer Löcher ist turbulenter als gedacht

In der unmittelbaren Umgebung Schwarzer Löcher führen Magnetfeldschwankungen und relativistische Effekte zu unerwartet starken Turbulenzen in der verschluckten Materie. Dies konnten Wissenschaftler der Johns-Hopkins-Universität mit Hilfe der bis dato umfangreichsten Computersimulation zum Thema am San Diego Supercomputer Center vorhersagen.

Magnetfeld-Turbulenzen am Rand eines Schwarzen Loches | Computersimulation vom Rand eines Schwarzen Loches (dunkler Halbkreis am linken Bildrand): Das angezogenen Gas verdichtet sich lokal (in den rot dargestellten Bereichen) um das 10 000fache (gegenüber den blauen Arealen).

Die Simulationen deuten zum Beispiel darauf hin, das zufällige Bewegung innerhalb der einstürzenden Materialien wegen der ungeheuren Gravitationsfelder relativistisch derart verstärkt werden können, dass lokale Verzerrungen der Dichte, Geschwindigkeit und Magnetfeldstärke entstehen, was zu beobachtbaren Turbulenzen führen kann. Die durch solche Effekte entstehende Energie am Rand der Gravitationsriesen strahle als Licht ab, das sich für Astronomen auf der Erde in den seit langem beobachteten wechselnden Helligkeiten der Schwarzen Löcher bemerkbar macht, so die Forscher.

Die Simulation Schwarzer Löcher macht auch die typischen Jets sichtbar | In den Computersimulationen bilden sich Jets aufgrund ungleich verteilter elektromagnetischer Energieströme. In roten Bereichen sind diese Ströme besonders intensiv, in blauen etwa um den Faktor 100 schwächer.

Ebenfalls zeigen die Simulationen wie Magnetfeldphänomene die typischen "Jets" hervorrufen, Erscheinungen, bei denen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit Gas der Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch auswärts schießt. Zudem werde deutlich, wie die charakteristische Eigenrotation schnell drehender Schwarzer Löcher über die Magnetfeldrückkopplung von größeren Massen angesammelter Materie gebremst werden könnte. Die Wissenschaftler glauben, dass solche Rückkopplungen wichtige Konsequenzen für das Verständnis der Phänomene Schwarzer Löcher haben werden.