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Schwarze Löcher: Riesen „fressen” genauso wie Zwerge

Neue Beobachtungen bestätigen erstmals Einsteins Theorie

Komposit-Aufnahme aus verschiedenen Wellenlängen der Galaxie M81 und ihres Schwarzen Lochs im Zentrum © X-ray: NASA/CXC/Wisconsin/ D.Pooley and CfA/A.Zezas; Optical: NASA/ESA/CfA/A.Zezas; UV: NASA/JPL-Caltech/ CfA/J.Huchra et al.; IR: NASA/JPL-Caltech/CfA)

Die gigantischen Schwarzen Löcher im Herzen von Galaxien sind im Prinzip gar nicht verschieden von ihren nur sternengroßen Verwandten, den stellaren Schwarzen Löchern. Beide Typen verschlingen Gas und Materie auf sehr ähnliche Weise, wie Wissenschaftler im „Astrophysical Journal“ jetzt erstmals direkt belegen.

Im Zentrum der Galaxie M 81, zwölf Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, sitzt ein gigantisches Schwarzes Loch. Es hat mehr als 70 Millionen Sonnenmassen und saugt ständig weiteres Gas und Material mit hoher Geschwindigkeit in sich hinein. Im Gegensatz dazu wiegen normale, so genannte stellare Schwarze Löcher gerademal das Zehnfache der Sonne, sind also winzig im Vergleich.

Kein Wunder also, dass sich die Astronomen schon seit langem fragen, ob beide Typen von Schwarzen Löchern sich wirklich auf die gleiche Weise „ernähren“ – trotz ihrer so unterschiedlichen Größe und Umgebungsbedingungen. Albert Einstein beantwortete in seiner Relativitätstheorie zumindest theoretisch diese Frage mit „Ja“. Er postulierte, dass alle Schwarzen Löcher, egal wie groß oder klein, die gleichen Eignschaften besitzen müssen und dass ihre Wirkung auf die Raumzeit nur durch die Unterschiede in Masse und Rotation determiniert werden.

Alle Teleskope auf ein Ziel

Aber stimmt das auch in der Praxis? Um das herauszufinden, beobachtete ein internationales Forscherteam unter Leitung von Sera Markoff vom Astronomischen Institut der Universität von Amsterdam das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M81. Dafür nutzen sie eine ganze Batterie von verschiedensten Teleskopen, darunter unter anderem das Röntgenteleskop Chandra, die Radioteleskope des Very Large Array und des Very Long Baseline Array in den USA sowie das Giant Meterwave Radioteleskop in Indien, und zusätzlich das Lick Observatorium in Kalifornien für Beobachtungen im optischen Wellenbereich.

Alle Beobachtungsdaten wurden dabei zeitgleich erhoben, um sicherzustellen, dass Helligkeitsschwankungen durch Veränderungen in der „Fraßrate“ des Lochs die Werte nicht verfälschten. Die Daten verglichen die Astronomen dann mit einem detaillierten theoretischen Modell und mit Daten von stellaren Schwarzen Löchern.

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Fraßverhalten sehr ähnlich

„Wenn wir uns die Daten anschauen zeigt es sich, dass unser Modell genau gut für das riesige Schwarze Loch funktioniert wie für die kleineren”, erklärt Michael Nowak vom Massachusetts Institute of Technology. „Alles um dieses Schwarze Loch herum sieht gleich aus – nur das es fast zehn Millionen Mal größer ist.“ Damit scheint klar, dass große und kleine Schwarze Löcher sich in ihren Eigenschaften und Grundverhalten nicht sehr unterscheiden. Einstein hatte folglich tatsächlich recht.

„Das bestätigt, dass die Fraßgewohnheiten von Schwarzen Löchern unterschiedlicher Größe sehr ähnlich sein können“, erklärt Markoff. „Wir haben das zwar schon immer vermutet, aber bis jetzt konnten wir es nicht eindeutig belegen.“

„Schwarzer Riese“ in M81 ist unterernährt

Anhand ihrer Modell konnten die Forscher zudem feststellen, dass das Schwarze Loch in M81 etwas schwächer leuchtet, weil es leicht „unterernährt“ ist. „Es scheint so, als wenn gerade die unterernährten Schwarzen Löächer am besten zu beobachten sind, denn bei ihnen könne wir näher heranschauen“, so der Astronom Andrew Young von der Universität von Bristol in England. „In jedem Fall scheinen sie sich nicht sehr darum zu kümmern, wo sie ihre Nahrung herbekommen.“

Die jüngsten Ergebnisse sind auch deshalb spannend, weil sie für eine weitere, bisher unbestätigte Klasse von intermediären Schwarzen Löchern ebenfalls zutreffen könnten. Diese Klasse soll Massen besitzen, die sich zwischen dem supermassiven und dem stellaren Typ bewegen. Einige mögliche Schwarze Löcher dieses intermediären Typs sind zwar bisher identifziert worden, ihre Einordnung ist allerdings noch umstritten.

(Chandra X-ray Center, 20.06.2008 – NPO)

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