Autor: Will Dunham
WASHINGTON, 5. Juni (Reuters) – Nach fünf Jahrzehnten des Versuchens ist es Astronomen endlich gelungen, einen Wind zu entdecken, der vom supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum unserer Milchstraße ausgeht. Allerdings handelt es sich dabei eher um eine sanfte Brise als um einen Hurrikan.
Mithilfe von Daten des chilenischen ALMA-Teleskops und des Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA untersuchten Forscher die kosmische Umgebung des Schwarzen Lochs, das den Namen Sagittarius A* oder kurz Sgr A* trägt.
Sie entdeckten in der Nähe von Sgr A* einen riesigen, kegelförmigen Hohlraum, der mit heißem, elektrisch geladenem Gas gefüllt war, und schlussfolgerten, dass dieser durch Winde entstanden war, die vom Schwarzen Loch ausgingen und das kalte Gas in der Region entweder wegspülten oder aufheizten. Sie argumentierten, dass die Energie, die zur Entstehung eines solchen Hohlraums nötig war, nur von einem supermassereichen Schwarzen Loch stammen konnte.
Schwarze Löcher sind extrem dichte Objekte mit so starker Gravitation, dass selbst Licht ihnen nicht entkommen kann. Galaxien enthalten typischerweise ein supermassereiches Schwarzes Loch in ihrem Zentrum, das Gas und andere Materie aus seiner Umgebung anzieht.
Vor Jahrzehnten stellten Wissenschaftler die Hypothese auf, dass jedes aktive supermassereiche Schwarze Loch aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften Gas und andere Materie ins All ausstoßen würde – entweder als nach außen gerichteten Wind oder als fokussierten Jet. Sie beobachteten dieses Verhalten anschließend bei zahlreichen supermassereichen Schwarzen Löchern in anderen Galaxien, konnten aber bis jetzt nicht nachweisen, dass dies auch bei Sgr A* der Fall ist.
«Diese Entdeckung löst ein Rätsel, das ein halbes Jahrhundert lang bestanden hat», sagte Lena Murcikova, Professorin für Physik und Astronomie an der Northwestern University in Illinois und Co-Leiterin der Studie, die diese Woche in der Fachzeitschrift Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurde.
Die Galaxie Sgr A* besitzt eine Masse von etwa 4 Millionen Sonnenmassen und ist rund 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Ein Lichtjahr entspricht der Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt, also 9,5 Billionen Kilometern (5,9 Billionen Meilen). Sie ist nicht so massereich wie einige ihrer Pendants in anderen Galaxien und befindet sich in einer relativ ruhigen Phase.
Die Spitze des kegelförmigen Hohlraums bildet sich in unmittelbarer Nähe von Sgr A* und dehnt sich nach außen aus. Obwohl die Forscher die genaue Größe des Hohlraums nicht kennen, da er sich über ihr Sichtfeld hinaus erstreckt, schätzt Murcikova seine Länge auf etwa 6,5 Lichtjahre.
Da Sgr A* derzeit inaktiv ist, ist der von ihm erzeugte Wind nicht so intensiv wie der anderer supermassereicher Schwarzer Löcher. Der Astronom Mark Gorski von der Northwestern University, einer der Studienleiter, verglich diesen Wind mit dem Wettergeschehen auf der Erde.
«Es ist wie eine sanfte Brise, die von unserem supermassiven Schwarzen Loch weht. Sie ist offenbar nicht stark genug, um die Struktur des galaktischen Zentrums dramatisch zu verändern», sagte Gorski.
«Supermassive Schwarze Löcher verbringen die meiste Zeit in diesem ruhigen, harmlosen Zustand. Gelegentlich kommt es jedoch zu Ausbrüchen, die von Gewittern bis hin zu extremen Hurrikanen reichen. Ihre stärksten Winde oder Jets können ihre Wirtsgalaxien und weit entfernte Regionen vollständig zerstören», sagte Gorski.
Wenn Gas und andere Materie spiralförmig nach innen auf das Schwarze Loch zuströmen, erreichen sie Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit und erzeugen dabei genügend Energie und Druck, um einen Teil davon nach außen auszustoßen.
«Während ein Teil des Gases weiterhin nach innen strömt, wird ein anderer Teil ausgestoßen. Tatsächlich wird mehr Gas ausgestoßen, als in das Schwarze Loch fällt. Dieses ausgestoßene Gas ist der sogenannte Wind», erklärte Murcikova. «Wenn wir ferne Galaxien beobachten, lassen sich gewaltige Phänomene viel leichter beobachten. Wir sehen riesige, kraftvolle Jets, die durch die Galaxie und alles, was sich ihnen in den Weg stellt, fegen. Wir sehen starke Winde, die fast das gesamte Gas aus ihren Galaxien ausstoßen.».
Der Unterschied zwischen Jetstream und Wind ist rein geometrischer Natur.
«Die Luftstrahlen sind schmal und dehnen sich beim Verlassen der Quelle kaum aus, oft bilden sie nur einen dünnen Materialfaden. Winde hingegen sind breiter und dehnen sich beim Verlassen der Quelle aus. Es ist fast wie der Unterschied zwischen einem Laserpointer und einer Taschenlampe», sagte Gorski.
(Bericht von Will Dunham, bearbeitet von Rosalba O'Brien)