Das Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie lehnt Nahrung ab

Astronomen haben mit Hilfe des Chandra X-ray Observatory der NASA einen wichtigen Schritt gemacht, um zu erklären, warum die Materie um das gigantische Schwarze Loch im Zentrum der Milchstaßen-Galaxie außergewöhnlich schwach im Röntgenbereich leuchtet. Diese Entdeckung hat wichtige Auswirkungen auf unser Verständnis von Schwarzen Löchern.

Neue Chandra-Bilder von Sagittarius A* (Sgr A*), das rund 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, deuten darauf hin, dass weniger als ein Prozent des ursprünglich in seiner gravitativen Gewalt vorhandenen Gases irgendwann den Punkt ohne Wiederkehr erreicht – den sogenannten Ereignishorizont. Stattdessen wird ein Großteil des Gases fortgeschleudert, bevor es sich dem Ereignishorizont nähern kann und die Möglichkeit hat, aufzuleuchten. Das führt zu schwachen Röntgenemissionen.

Diese neuen Entdeckungen sind das Ergebnis von einer der längsten Beobachtungskampagnen, die jemals mit Chandra durchgeführt wurden. Das Weltraumteleskop sammelte im Jahr 2012 fünf Wochen lang zahlreiche Daten über Sagittarius A*. Die Forscher nutzen diese Beobachtungsperiode, um ungewöhnlich detailreiche und empfindliche Röntgenaufnahmen und Energiesignaturen des superheißen Gases zu sammeln, das Sagittarius A* umkreist. Die Masse von Sagittarius A* entspricht etwa vier Millionen Sonnenmassen.

„Wir denken, dass die meisten großen Galaxien ein supermassives Schwarzes Loch in ihrem Zentrum besitzen, aber sie sind für uns zu weit entfernt, um zu untersuchen, wie Materie in ihrer Nähe strömt“, sagte Q. Daniel Wang von der University of Massachusetts in Amherst. Er leitete eine Studie, die am vergangenen Donnerstag (29. August 2013) im Journal Science veröffentlicht wurde. „Sagittarius A* ist eines der sehr wenigen Schwarzen Löcher, die nahe genug sind, damit wir diesen Prozess verfolgen können.“

Kurzes Video über die Beobachtungskampagne mit Chandra. (Wide-field X-ray: NASA / CXC / SAO; Close-up X-ray: NASA / Umass / D.Wang et al., IR: NASA / STScI)

Die Wissenschaftler stellten fest, dass die Chandra-Daten von Sagittarius A* keine theoretischen Modelle unterstützten, in denen die Röntgenstrahlung von einer Ansammlung massearmer Sterne um das Schwarze Loch emittiert wird. Die Röntgendaten zeigten dagegen, dass das Gas in der Nähe des Schwarzen Lochs wahrscheinlich aus Winden stammt, die von einer scheibenförmigen Verteilung junger, massereicher Sterne produziert werden.

„Diese neue Chandra-Aufnahme ist eine der besten, die ich jemals gesehen habe“, sagte Co-Autorin Sera Markoff von der University of Amsterdam in den Niederlanden. „Wir sehen, wie Sagittarius A* heißes Gas einfängt, das von nahen Sternen ausgestoßen wurde, und es in Richtung Ereignishorizont lenkt.“ Um den Ereignishorizont zu überqueren, muss die von dem Schwarzen Loch eingefangene Materie an Wärme und Impuls verlieren. Das Ausstoßen von Materie ermöglicht, das dies geschieht.

„Der Großteil des Gases muss ausgestoßen werden, so dass eine kleine Menge das Schwarze Loch erreichen kann“, sagte Co-Autor Feng Yuan vom Shanghai Astronomical Observatory in China. „Im Gegensatz zu dem, was manche Leute denken, verschlingen Schwarze Löcher nicht alles, was in ihre Richtung gezogen wird. Für Sagittarius A* scheint viel seiner Nahrung schwer zu schlucken zu sein.“ Das für Sagittarius A* verfügbare Gas ist sehr diffus und superheiß, deshalb ist es für das Schwarze Loch schwer einzufangen und zu schlucken. Die gefräßigen Schwarzen Löcher, die Quasare antreiben und gigantische Mengen an Strahlung produzieren, besitzen viel kühlere und dichtere Gasreservoirs als Sagittarius A*.

Informationen über Sagittarius A*. (NASA / CXC / A. Hobart)

Der Ereignishorizont von Sagittarius A* wirft einen Schatten auf die leuchtende Materie, die das Schwarze Loch umgibt. Diese Forschungsarbeit könnte Ansätzen unterstützen, den Schatten mit Radioteleskopen zu beobachten und ihn zu verstehen. Sie wird auch hilfreich sein, um die Auswirkungen zu verstehen, die umkreisende Sterne und Gaswolken auf die Materie haben, die sich auf das Schwarze Loch zu- und von ihm wegbewegt.

Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville (Alabama) leitet das Chandra-Programm für das Science Mission Directorate in Washington. Das Smithsonian Astrophysical Observatory kontrolliert Chandras Wissenschafts- und Flugoperationen von Cambridge (Massachusetts) aus.

Quelle: http://chandra.si.edu/press/13_releases/press_082913.html

(THK)