Schwarze Löcher: Blick in das Innenleben eines Materiestrahls

Innsbruck (Österreich) - Supermassive Schwarze Löcher in Galaxienzentren saugen nicht nur Materie auf, sie katapultieren einen Teil dieser Materie in eng gebündelten Materiestrahlen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit wieder ins All hinaus. Kombinierte Beobachtungen in mehreren Wellenlängenbereichen haben nun einen neuen Einblick in die Maschinerie dieser so genannten Jets geliefert. Zur Überraschung der Astronomen entstehen hochenergetische Strahlungsausbrüche in den Jets viel weiter vom zentralen Schwarzen Loch entfernt als bislang vermutet. Die Wissenschaftler präsentieren ihre Beobachtungsdaten in der aktuellen Ausgabe des Fachblatts "Nature".

"Wir hatten erwartet, dass Gammastrahlen etwa ein bis zwei Lichttage vom Schwarzen Loch entfernt produziert werden. Nun weisen die Daten aber eher auf ein Lichtjahr Entfernung hin. Das ist unerwartet und überraschend“, erläutert Anita Reimer vom Institut für Theoretische Physik der Universität Innsbruck, eine an den Messungen beteiligte Forscherin. Reimer und ihre Kollegen hatten im Februar 2009 ein dramatisches Aufleuchten des Kerns der Galaxie 3C279 sowohl im optischen Licht als auch im Bereich der energiereichen Gammastrahlung beobachtet.

Während des zwanzigtägigen Gamma-Ausbruchs änderte sich die Polarisation des optischen Lichts deutlich und kontinuierlich. Das zeitliche Zusammentreffen zeigt nach Ansicht von Reimer und ihren Kollegen, dass das optische Licht und die Gammastrahlung einen gemeinsamen Ursprung haben. Zusammen mit der Dauer des Ausbruchs deute dies auf einen relativ großen Abstand des Ursprungsgebiets der Strahlung vom Schwarzen Loch.

Die gleichmäßige Änderung der Polarisation des optischen Lichts verrät auch Überraschendes über die Struktur des Jets: Der Materiestrahl folgt vom Schwarzen Loch aus offenbar einer gekrümmten Bahn. Der neue Einblick in die Physik von Jets erfordere eine Überarbeitung der theoretischen Modelle für die Entstehung der Materiestrahlen, so die Astrophysiker. "Unsere Studie stellt vollkommen neue Anforderungen an magnetische Jet-Modelle", so Reimer, "Wie muss ein Jet aussehen, der große Mengen an Energie weit entfernt vom Schwarzen Loch deponiert? Und wo kommt die Krümmung des Jets ins Spiel?“