Magnetische Feldstärke bremst Zustrom von Gas – und erzeugt zugleich gebündelte Materiestrahlen
Bonn - Starke Magnetfelder spielen eine entscheidende Rolle für supermassive Schwarze Löcher: Sie regulieren einerseits den Zustrom von Gas auf die Schwerkraft-Monster – und produzieren andererseits stark gebündelte Materiestrahlen, die mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ins All hinaus schießen. Das zeigen Beobachtungen von 76 Galaxienzentren durch ein Forscherteam aus Deutschland und den USA. Die magnetische Feldstärke in den Materiestrahlen und die Helligkeit der auf die Schwarzen Löcher zuströmenden Materie hängen danach unerwartet stark zusammen. Das zeige, dass sich um die Schwarzen Löcher eine magnetisch arretierte Scheibe aus Gas bilde, so die Astronomen im Fachblatt „Nature“.
„In der Entstehungsregion der Materiestrahlen muss es magnetische Felder geben, die die Bewegung des Gases und damit auch die Eigenschaften der Gasscheibe beeinflussen“, schreiben Mohammad Zamaninasab vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn und seine Kollegen. Nahezu jede große Galaxie beherbergt in ihrem Zentrum ein Schwarzes Loch mit der millionen- oder gar milliardenfachen Masse unserer Sonne. Fällt Materie aus der Umgebung in ein solches supermassives Schwarzes Loch ein, so leuchtet das Zentrum des Sternsystems als „aktiver Galaxienkern“ auf.
Das einfallende Gas sammelt sich zunächst in einer rotierenden „Akkretionsscheibe“ um das Schwarze Loch an. Dort erhitzt sich das Gas durch Reibung, deshalb leuchtet die Akkretionsscheibe hell auf. Nicht das gesamte Gas strömt aus der Scheibe in das Schwarze Loch, ein Teil wird in zwei Materiestrahlen, den so genannten Jets, entlang der Rotationsachse des Schwarzen Lochs ins Weltall hinaus katapultiert. Seit langem vermuten die Astronomen, das Magnetfelder sowohl bei der Bildung der Akkretionsscheibe als auch bei der Entstehung und Bündelung der Jets eine wichtige Rolle spielen.
Diese Vermutung bestätigen die Beobachtungen von Zamaninasab und seinen Kollegen nun. Der gefundene Zusammenhang stimmt dabei genau mit dem Modell einer „magnetisch arretierten Akkretionsscheibe“ überein: Das Magnetfeld hält die Gasscheibe also fest im Griff. „Das Magnetfeld behindert auf diese Weise den Einfall von Gas auf das Schwarze Loch“, so die Forscher. „Außerdem bremst es die Rotation der Scheibe und transportiert Drehimpuls nach außen ab.“ Diese Zusammenhänge müssten künftig bei der Modellierung der Phänomene um supermassive Schwarze Löcher berücksichtigt werden, so die Forscher.
Bildquelle: Nasa/JPL/Caltech
