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Geheimnis der Jets von Schwarzen Löchern enthüllt

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Im Kern von vielen Galaxien schießen supermassive Schwarze Löcher Jets mit nahezu Lichtgeschwindigkeit in den Weltraum. Wie genau dies vor sich geht war lange Zeit eines der großen Geheimnisse der Astrophysik. Die Theorie sagt, dass Teilchen von verdrehten Magnetfeldern, die sich in der Nähe des Schwarzen Lochs befinden, beschleunigt werden. Eine Bestätigung dieser Theorie erforderte jedoch einen schwer fassbaren Blick auf das Innenleben des Jets. Jetzt hat die konkurrenzlos hohe Auflösung des National Radio Astronomy Observatorys Very Long Baseline Array (VLBA) Astronomen in die Lage versetzt zu beobachten, wie sich das Material gleich einem Korkenzieher auf seinem Pfad bewegt, und sich genauso verhielt wie von der Theorie vorhergesagt.

"Wir haben den bisher besten Blick auf die innerste Region des Jets bekommen, wo die Teilchen ursprünglich beschleunigt werden. Alles was wir sahen unterstützte die Idee, dass verdrehte, gespulte Magnetfelder das Material nach außen beschleunigen", sagte Alan Marscher von der Boston University, Leiter eines internationalen Forschungsteams. "Dies ist ein großer Fortschritt für unser Verständnis dieses Prozesses, der im ganzen Universum stattfindet", fügt er hinzu.

Marschers Team untersuchte eine Galaxie mit dem Namen BL Lacertae (BL Lac), die sich etwa 950 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. BL Lac ist ein Blazar, die energiereichste Art von Galaxienkernen, in denen sich ein Schwarzes Loch befindet. Ein Schwarzes Loch ist eine Konzentration von Masse die so hoch ist, dass nicht einmal Licht seiner Anziehungskraft entgehen kann. Supermassive Schwarze Löcher in Galaxienkernen lassen auch in ähnlichen Objekten, wie Quasaren und Seyfert Galaxien, Teilchen-Jets und intensive Strahlung entstehen. 

Material welches vom Schwarzen Loch angezogen wird, bildet eine flache, rotierende Scheibe, genannt Akkretionsscheibe. Wenn das Material von der äußeren Kante der Scheibe zu ihrer inneren Kante wandert, werden die senkrecht zur Scheibe stehenden Magnetfeldlinien verdreht und bilden ein eng verspultes Bündel von dem Astronomen annehmen, dass es die Teilchen antreibt und zusammenhält. Näher dran ist der Raum, inklusive der Magnetfelder, durch Anziehungskraft und Drehung des Schwarzen Lochs selber, verdreht.

Theoretiker sagten voraus, dass Material auf seinem Weg nach außen, in dieser Region dem Pfad eines Korkenziehers, innerhalb des verdrehten Magnetfelds, folgen würde. Sie sagten auch voraus, dass Licht und andere Strahlung, die von dem bewegten Material abgegeben wird, heller würde, wenn deren Pfad in Richtung Erde zeigte.

Marscher und seine Kollegen sagten voraus, dass es später auch einen Flare geben würde, wenn das Material einige Zeit nach Verlassen des Beschleunigungsgebietes eine feststehende Schockwelle, genannt "Kern", treffen würde.

"Das ist genau was wir beobachteten", sagte Marscher, als sein Team einem Ausbruch von BL Lac folgte. Ende 2005 und Anfang 2006 beobachteten die Astronomen BL Lac mit einer internationalen Ansammlung von Teleskopen, als ein Materialknoten vom Jet nach draußen abgegeben wurde. Als das Material aus der Nachbarschaft des Schwarzen Lochs heraus beschleunigte, konnte das VLBA seinen Ort feststellen, während andere Teleskope die Eigenschaften der Strahlung, die vom Knoten abgegeben wurde, maßen.

Helle Ausbrüche von Licht, Gammastrahlen und Röntgenstrahlen tauchten genau dort auf, wo die Theorie vorhergesagt hatte, solche Ausbrüche zu sehen. Zusätzlich drehte sich die Ausrichtung der Radio- und Lichtwellen zueinander -- eine Eigenschaft die man Polarisierung nennt -- als der Knoten dem Korkenzieher-Pfad innerhalb der verdrehten Magnetfelder folgte.

"Wir bekamen einen noch nie da gewesenen Ausblick auf den inneren Teil einer dieser Jets und erhielten Informationen, die sehr wichtig für das Verständnis der Funktionsweise dieser gewaltigen Teilchenbeschleuniger sind", sagte Marscher.

Quelle: NRAO

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