Poll: Weltraumtourismus
Für welchen Betrag würdest du ins All fliegen?
Home | News | Schwarze Löcher in der Radarfalle

Schwarze Löcher in der Radarfalle

Font size: Decrease font Enlarge font

Astronomen ist mit Hilfe des europäischen Röntgenobservatorium XMM-Newton gelungen, die von Einsteins Relativitätstheorie vorhergesagten Effekte im Gravitationsfeld Schwarzer Löcher nachzuweisen.

In den vergangenen Jahren haben die Astronomen gezeigt, dass diese kosmische Hintergrundstrahlung fast vollständig von einzelnen Objekten stammt. Ähnliches gelang Galileo Galilei, als er Anfang des 17. Jahrhunderts mit seinem Fernrohr die Milchstraße erstmals in einzelne Sterne auflöste. Im Fall des Röntgenhintergrunds handelt es sich um hunderte Millionen Schwarzer Löcher, die in weit entfernten Milchstraßensystemen gerade Materie verspeisen. Weil die Schwarzen Löcher dabei an Masse zulegen, sehen wir im Röntgenhintergrund deren Wachstumsphase.

Wenn Materie in den Schlund eines Schwarzen Lochs stürzt, rast sie in dem kosmischen Mahlstrom der Akkretionsscheibe fast mit Lichtgeschwindigkeit herum und heizt sich dabei so stark auf, dass sie kurz vor ihrem endgültigen Verschwinden hoch energetische Strahlung als eine Art letzten Hilfeschrei ausstößt. Die chemischen Elemente in der Materie senden Röntgenlicht bei charakteristischen Wellenlängen aus und lassen sich so durch ihren spektralen Fingerabdruck identifizieren. Besonders gut geeignet sind die Atome des Eisens, da dieses Metall im Kosmos am häufigsten vorkommt, bei sehr hohen Temperaturen besonders intensiv strahlt und im Spektrum eine deutliche Spur zeigt.

Die Astronomen arbeiten dabei mit dem relativistischen Doppler-Effekt und der so genannten Gravitationsrotverschiebung. Auf die elektromagnetische Strahlung übertragen heißt das, die Wellenlänge des von Eisenatomen ausgesandten Lichts wird in den langwelligen, roten Teil des Spektrums verschoben. Dabei ergibt sich eine verbreiterte, asymmetrische Linienform, ähnlich einem Fingerabdruck.

Blickt man von der Seite auf die in der Akkretionsscheibe um ein Schwarzes Loch herumrasende Materie, erscheint das Licht der sich auf uns zu bewegenden Eisenatome stark ins Blaue verschoben und wesentlich heller als das jener Atome, die sich von uns entfernen. Die relativistischen Effekte sind umso stärker, je näher die Materie dem Schwarzen Loch kommt. Wegen der verzerrten Raumzeit sind sie am stärksten bei sehr schnell rotierenden Schwarzen Löchern. In den vergangenen Jahren gelangen Messungen relativistischer Eisenlinien an wenigen, nahe gelegenen aktiven Galaxien; zum ersten Mal wurden die Astronomen 1995 mit dem japanischen Satelliten ASCA fündig.

Wegen der Ausdehnung des Universums bewegen sich die Galaxien umso schneller von uns fort, je weiter entfernt sie sind. Diese unterschiedlich hohen Fluchtgeschwindigkeiten lassen die Spektrallinien bei verschiedenen Wellenlängen erscheinen. Daher mussten die Astronomen das Röntgenlicht sämtlicher Galaxien zunächst auf das Ruhesystem unserer Milchstraße korrigieren und erhielten damit eine absolute Bezugsgröße. Dafür wurden mit dem amerikanischen Keck-Teleskop auf Hawaii Geschwindigkeitsmessungen für mehr als 100 Objekte durchgeführt. Als die Forscher deren Licht addiert hatten, zeigte sich ein unerwartet starkes Signal - und die charakteristisch verbreiterte Form der Eisenlinie.

Aus der Stärke des Röntgensignals schlossen die Astronomen unter anderem auf die Anzahl der Eisenatome innerhalb der Materie. Überraschenderweise ist die chemische Häufigkeit von Eisen im "Futter" dieser jungen Schwarzen Löcher etwa dreifach größer als in unserem wesentlich später entstandenen Sonnensystem. Die Zentren der Galaxien im frühen Universum hatten also eine außerordentlich effiziente Methode, Eisen zu produzieren - möglicherweise, weil in aktiven Galaxien besonders viele massereiche Sterne die chemischen Elemente bis hin zum Eisen vergleichsweise schnell erbrüten.

Die Breite der Linie lässt darauf schließen, dass die Eisenatome dem Schwarzen Loch sehr nahe kommen und deshalb die meisten Schwarzen Löcher im Weltall vermutlich schnell rotieren. Deshalb kann Materie, die in der selben Richtung um ein Schwarze Loch fliegt, näher an das Massemonster gelangen, ohne hineinzufallen. Und so sieht man hier höhere Geschwindigkeiten und eine größere Gravitationsrotverschiebung.

Quelle: Max Planck Gesellschaft

Comments (0 posted):

Post your comment comment

Please enter the code you see in the image:

  • email Email to a friend
  • print Print version
  • Plain text Plain text
Tags
No tags for this article
Rate this article
0