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Wie Materie in Schwarze Löcher fällt

Erstellt von: Dr. Rainer Kayser | | Forschung und neue Erkenntnisse

Rotierende Materiescheiben um Schwarze Löcher sind komplexer als bislang vermutet. Das zeigen Röntgenbeobachtungen eines stellaren Schwarzen Lochs in der Milchstraße durch ein europäisches Forscherteam. Der innere, heiße Bereich der Scheibe ist demnach durch eine Art Wall, eine unregelmäßig geformte, vertikale Struktur, von der äußeren Scheibe getrennt. Die Struktur spiele möglicherweise eine wichtige Rolle bei der Bündelung der gewaltigen Materiestrahlen, die von Schwarzen Löchern ausgehen, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“.

Röntgen-Doppelsterne bestehen aus einem normalen Stern ähnlich unserer Sonne und einem sehr massereichen Stern, der bereits zu einem Neutronenstern oder Schwarzen Loch kollabiert ist. Das kompakte Objekt entreißt dem normalen Stern Materie, die sich in einer so genannten Akkretionsscheibe sammelt und langsam auf den Neutronenstern oder das Schwarze Loch fällt. Dieser Materiestrom ist nicht gleichmäßig, deshalb kommt es ab und an zu heftigen Strahlungsausbrüchen insbesondere im Röntgenbereich.

Jesus Corral Santana vom Instituto de Astrofísica de Canarias auf Teneriffa und seine Kollegen beobachteten im Juni 2011 einen solchen Röntgenausbruch bei dem neu entdeckten Röntgen-Doppelstern Swift J1357. Aus ihren Messungen ergibt sich, dass das kompakte Objekt von Swift J1357 ein Schwarzes Loch mit der dreifachen Masse unserer Sonne ist. Überraschend stießen die Astronomen in der Röntgenstrahlung auf regelmäßige, zunächst unerklärliche Abschwächungen, deren Periode langsam zunahm.

Jetzt präsentieren Santana und seine Kollegen ein komplexes Modell für den Materieeinfall in das Schwarze Loch von Swift J1357. „Die beobachteten Eigenschaften lassen sich am besten mit der Anwesenheit einer verdeckenden toroidalen Struktur erklären, die sich langsam nach außen bewegt“, so die Forscher. Diese Struktur sei nur deshalb sichtbar, weil die Erde nahezu, aber nicht exakt in der Ebene der Akkretionsscheibe liege. „Diese Struktur spielt vermutlich eine Schlüsselrolle beim Materieeinfall in der inneren Scheibe, sowie bei der Bündelung der Jets.“ Allerdings müssten weitere Beobachtungen zunächst zeigen, ob es ähnliche Strukturen auch bei anderen Schwarzen Löcher gäbe oder ob es sich bei Swift J1357 um einen Ausnahmefall handele.

Quelle: dx.doi.org/10.1126/science.1228222