Rätselhafte Fontänen Forscher blicken in Jets von Schwarzen Löchern

Schwarze Löcher feuern rätselhafte Fontänen ins All - sogenannte Jets. Vieles über die Entstehung der Materiestrahlen ist noch unklar. Nun gelang es Forschern, das Innenleben solcher Jets zu erkunden.

Künstlerische Darstellung eines Jet mit Akkretionsscheibe
NASA/ JPL-Caltech

Künstlerische Darstellung eines Jet mit Akkretionsscheibe


Was Schwarzen Löchern zu nah kommt, das wird von ihnen verschluckt. Bevor die Materie jedoch eingesogen wird, sammelt sie sich in der Regel in einer schnell rotierenden Scheibe. Aus dieser Akkretionsscheibe schießen bei vielen Schwarzen Löchern mächtige Materiestrahlen, die sogenannten Jets, senkrecht nach oben und unten ins All hinaus.

Forschern ist es nun gelungen mit einem Röntgensatellit Einblicke in solche rätselhaften Materiestrahlen zu bekommen. Untersuchungen mit dem Röntgensatelliten "NuStar" der US-Raumfahrtbehörde Nasa und mit Teleskopen auf der Erde haben die Größe des Beschleunigerbereichs am Beginn der Jets erkundet. Die Forscher um Poshak Gandhi von der britischen Universität Southampton stellen ihre Beobachtungen im Fachblatt "Nature Astronomy" vor.

Die Entstehung von Jets ist noch nicht genau verstanden. Warum ein kleiner Teil der Materie reflektiert und in Form heißer Gasstrahlen senkrecht ins All hinausgeschossen wird, ist unklar. Die Astronomen um Gandhi haben nun zwei Systeme der Milchstraße untersucht, bei denen sich jeweils ein Schwarzes Loch von einem Begleitstern nährt.

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Neutronensterne: Kollision der Extreme

Sie stoppten die exakte Zeit von Helligkeitsausbrüchen in den Systemen. Dabei stellten sie fest, dass die Ausbrüche jeweils eine Zehntelsekunde eher im Röntgenbereich zu sehen waren als im sichtbaren Bereich des Lichts. Sie erklären sich diese Beobachtung so, dass die Röntgenstrahlung von schnellen Teilchen nahe des Schwarzen Lochs ausgestrahlt wird und das sichtbare Licht weiter außen in den Jets entsteht. Den Abstand zwischen beiden Orten deuten sie als den Haupt-Beschleunigungsbereich.

Aus dem gemessenen Zeitverzug und der Geschwindigkeit der Teilchen ergibt sich die Größe dieses Bereichs von ungefähr 30.000 Kilometern. Diese Größe ist bei beiden beobachteten Systemen gleich, obwohl sich deren Abmessungen und Zustände zum Teil deutlich unterscheiden. Die Astronomen schließen daraus, dass die Größe des Haupt-Beschleunigerbereichs in solchen Jets im Wesentlichen von der Masse des Schwarzen Lochs abhängt.

Mehr Masse, größerer Beschleunigerbereich

Das wird gestützt von Untersuchungen an supermassereichen Schwarzen Löchern, bei denen Wissenschaftler einen deutlich längeren Zeitverzug - und damit einen entsprechend größeren Beschleunigerbereich - abgeleitet haben.

"Wir sind hoch begeistert, weil es so aussieht, als hätten wir einen charakteristischen Maßstab für das Innenleben der Jets gefunden", erläutert Gandhi in einer Mitteilung. Die Wissenschaftler hoffen, dass ihre Analysen zur Entwicklung einer einheitlichen Theorie für Jets von Schwarzen Löchern aller Größenklassen beitragen.

Entdeckungen zu Jets hatten Forscher schon früher gemacht. So fanden sie vor einigen Jahren heraus, dass diese Fontänen offenbar aus Eisen und Nickel bestehen. Auch über die Geschwindigkeit konnten aussagen getroffen werden: Sie schießen mit knapp 200.000 Kilometern pro Sekunde ins All hinaus, das sind zwei Drittel der Lichtgeschwindigkeit.

joe/dpa



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Oberleerer 02.11.2017
1.
In Physik gab es so eine Faustregel zur Richtung des Magnetfeldes um einen Draht. Hält man den Daumen nach außen und die Finger gekrümmt, zeigt der Daumen die Stromrichtung an und der Finger die Richtung des den Draht umgebenden Magnetfeldes. Vlt. geht das auch andersherum. Plamsa wird angesaugt und mit hoher Geschwindigkeit um das schwarze Loch gelenkt. Wenn man sich die Fliehkräfte und Geschwindigkeiten vorstellt, wenn das gewaltige Kräfte die Masse nach innen ziehen, entstehen da sicher auch gewaltige Ströme und Magnetfelder. Jetzt frage ich mich, sind die Jets ein Magnetfeld, wie in einer Spule oder ist das Magnetfeld um das schwarze Loch und die Jets sind ein Stromführender Leiter ? Interessant ist dabei, daß diese Jets aus (magnetischem ?) Eisen bestehen, was vlt. am ehesten der Gravitation entkommen kann, wenn es in einem Magnetfeld beschleunigt wird.
Wolfgang H. 02.11.2017
2. Eisen und Nickel sind ferromagnetisch
also ideal geeignet um in einem Magnetfeld beschleunigt zu werden. Schwarze Löcher mit rotierenden Akkretionsscheiben aus einfallender Materie rotieren weil die Raumzeit selbst mitrotiert. In einem System aus Schwarzem Loch und einem nahen Stern wo ständig Masse abgesaugt wird , beschleunigt sich die Rotationsgeschwindigkeit des schwarzen Loches. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit steigt (ja, bis zur Lichtgeschwindigkeit möglich) wird auch die Fliehkraft größer. Das schwarze Loch wird zum rotierenden Donat. An den Polkappen des SL öffnet sich der Ereignishorizont und Materie kann entweichen , bzw. wird extrem mit den Magnetfeld beschleunigt, und deshalb als erstes Eisen und Nickel -weil ferromagnetisch. Wäre eine Theorie...
schwerpunkt 03.11.2017
3.
Zitat von Wolfgang H.also ideal geeignet um in einem Magnetfeld beschleunigt zu werden. Schwarze Löcher mit rotierenden Akkretionsscheiben aus einfallender Materie rotieren weil die Raumzeit selbst mitrotiert. In einem System aus Schwarzem Loch und einem nahen Stern wo ständig Masse abgesaugt wird , beschleunigt sich die Rotationsgeschwindigkeit des schwarzen Loches. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit steigt (ja, bis zur Lichtgeschwindigkeit möglich) wird auch die Fliehkraft größer. Das schwarze Loch wird zum rotierenden Donat. An den Polkappen des SL öffnet sich der Ereignishorizont und Materie kann entweichen , bzw. wird extrem mit den Magnetfeld beschleunigt, und deshalb als erstes Eisen und Nickel -weil ferromagnetisch. Wäre eine Theorie...
Es gibt keine Rotationsgeschwindigkeit bei schwarzen Löchern, welche den Ereignishorizont derart "öffnen" würde, dass Materie aus dem Inneren wieder frei würde. Mal ganz abgesehen davon, dass Materie in unserem Sinn innerhalb eines schwarzen Lochs derart existieren könnte, wie wir es verstehen. Innerhalb des schwarzen Lochs schwirren keine Eisenatome oder -kerne umher. Wenn dann kommt jegliches abgestrahltes Material aus der Akkretionsscheibe um das schwarze Loch selbst, aber noch außerhalb des Ereignishorizontes. Das z.B. Eisen in den Jets gefunden wird, hat sicher andere Ursachen als Ferromagnetismus, da dieser eine Eigenschaft von Festkörpern ist und diese magnetischen Eigenschaften bei bestimmten Temperaturen verloren gehen. Material das um das schwarze Loch rotiert (mit enormen Geschwindigkeiten knapp unterhalb der Lichtgeschwindigkeit) liegt weit jenseits dieser Temperaturen vor. Das die Form schwarzer Löcher mit gehörigem Drehimpuls von der Kugelform abweicht, ist allerdings richtig.
ah.schmidt 03.11.2017
4. In der...
....Zeichnung gibt der Zeichner dem entweichenden, rotierenden Jet eine Drehung. Dieser müsste sich danach doch aufweiten?? Welche Kraft fokussiert ihn denn zu einem (dünnen) Strahl?
jhea 09.11.2017
5. Und das ist jetzt.... ein Rätsel?
Wir wussten schon im Jahre 200x (jedenfalls habe ich damals davon gehört (genaues Datum weiß ich nicht mehr... )) dass Jets von schwarzen Löchern entstehen, weil die Akkretionsscheibe ein Magnetfeld erzeugt, und das dann entsprechend die Materie ableitet weil die Magnetfelder entsprechend stark werden... Die Theorie wurde bisher noch nicht widerlegt, und wenn man nun rausfindet dass Nickel und Eisen beschleunigt werden, dann bestätigt das diese Theorie nur noch um so mehr...
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