24.06.2013, 14:12 Uhr | 0 |

Theorien umgeworfen Kühler Wind trägt kosmischen Staub aus Schwarzem Loch

Astronomen haben ein Schwarzes Loch gefunden, bei dem auch ein laues Lüftchen weht, das auf der Erde in de Bereich der Zimmertemperatur fällt. Normalerweise bewegen sich die Temperaturen zwischen 700 bis 1000 Grad Celsius. Die überraschende Entdeckung der Forscher wirft alle bisher aufgestellten Theorien über die Entwicklung supermassenreicher Schwarzen Löcher um. 

Umgebung des supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der aktiven Galaxie NGC 3783
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Umgebung des supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der aktiven Galaxie NGC 3783 im südlichen Sternbild Centaurus. Neue Beobachtungen mit dem Superteleskop "Very Large Telescope Interferometer" der ESO haben nicht nur den Torus aus heißem Staub um das Schwarze Loch, sondern auch einen Wind aus kühlem Material in den Polarregionen sichtbar gemacht.

Foto: ESO/M. Kornmesser

Wissenschaftler um den Deutschen Sebastian Hönig haben die nahe gelegene aktiven Galaxie NGC 3783 mit dem Riesenteleskop „Very Large Telescope“ (VLT) der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile untersucht. Dabei stellten sie fest, dass aus einem Loch einer Nachbargalaxie ein kühler Wind den kosmischen Staub wegblies.

Kalter Staub unterhalb des heißen Staubringes

Erwartet hatten die Astronomen einen heißen Staubring mit Temperaturen zwischen 700 und 1000 Grad Celsius, wie er ihnen von der Beobachtung anderer Schwarzer Löcher bekannt ist. Diesmal fanden sie aber auch große Mengen von kühlem Staub ober- und unterhalb dieses heißen Staubringes.

Die Astronomen dachten bisher, dass der größte Teil der Infrarotstrahlung aus dem Schwarzen Loch direkt von dem Staubtorus stammt. Bei der Untersuchung des NGC 3783 war es jedoch anders: Hier kamen abhängig von der Wellenlänge 60 bis 90 Prozent der infraroten Strahlung direkt aus den beiden senkrecht verlaufenden Staubsäulen.

Das Schwarze Loch der Galaxie NGC 3783 frisst derzeit riesige Mengen an Materie aus seiner Umgebung. Dabei wird sehr viel intensive Strahlung freigesetzt, aus der sich der sogenannte Aktive Galaxienkern (Active Galactic Nucleus, AGN) bildet, der zu den energiereichsten Objekten im Universum gehört. Das untersuchte Schwarze Loch der Galaxie NGC 3783 enthält etwa acht bis zehn Millionen Mal so viel Masse wie das Zentralgestirn in unserem Sonnensystem. Es ist 130 Millionen Lichtjahre zu unserer Heimatgalaxie entfernt.

"Das ist das erste Mal, dass wir in der Lage sind, detaillierte Beobachtungen des kühlen Staubs mit Raumtemperatur um einen AGN im mittleren Infrarotbereich mit ähnlich detaillierten Beobachtungen des sehr heißen Staubs zu vereinen", erläutert Astronom Hönig von der  Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und der Universität von Kalifornien in Santa Barbara. Möglich ist dies mit den Daten, die das VLT Interferometer der ESO nun lieferte. Dafür wurden die vier Hauptteleskope des VLT zusammengeschaltet, die jeweils einen Spiegeldurchmesser von 8,2 Meter haben. Die vier beweglichen Hilfsteleskope bieten ergänzend 1,8 Meter Spiegeldurchmesser. Schaltet man diese Teleskopeinheiten zusammen, erhält man ein Interferometer mit einer Auflösung, die der eines Teleskops mit 130 Metern Spiegeldurchmesser gleicht.

Gerd Weigelt vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn und Mitglied des Astronomenteams ergänzt: „Erst durch die Kombination der erstklassigen Empfindlichkeit der großen Spiegel des VLT mit der Interferometrietechnik können wir genug Licht sammeln, um so lichtschwache Objekte detailliert zu beobachten. So können wir eine Region in einer Galaxie in einigen zehn Millionen Lichtjahren Entfernung untersuchen, die gerade mal so groß ist wie der Abstand zwischen der Sonne und dem nächsten Stern. Kein anderes optisches oder Infrarotsystem ist derzeit dazu in der Lage.”

Wissenschaftler erklären Phänomen mit neuem Modell

Zur Erklärung für das von ihnen entdeckte Phänomen entwickelten die Wissenschaftler ein neues Modell: Danach dehnt sich der Innenrand des Staubtorus aus, wenn er von der zentralen Akkretionsscheibe aufgeheizt wird. Die Staubpartikel werden von der Strahlung beschleunigt und schießen senkrecht zur Scheibe ins All. Dabei bildet sich der „kühle Wind“, der vom Schwarzen Loch aus nach außen hinströmt.  Die Forscher gehen davon aus, dass dieser Wind wichtig ist in der komplexen Beziehung zwischen dem Schwarzen Loch und dessen Umgebung. Einerseits wird nämlich das Schwarze Loch durch seinen unersättlichen Appetit mit dem umliegenden Material gefüttert. Zur gleichen Zeit aber auch wird die dadurch verursachte intensive Strahlung weggeblasen, die eigentlich als Nahrung fungiert." Makoto Kishimoto vom Wissenschaftlerteam: "Mit den bisherigen Beobachtungen können wir diesen Staub bis in etwa zehn Lichtjahren Entfernung vom Schwarzen Loch nachweisen, doch ist es möglich, dass er sich noch weiter ausdehnt."

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Von Petra Funk
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