Erste Informationen zum Umfeld des supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum des Quasars Kosmisches Einsteinkreuz unter der Gravitations-Lupe - scinexx | Das Wissensmagazin
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Erste Informationen zum Umfeld des supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum des Quasars

Kosmisches Einsteinkreuz unter der Gravitations-Lupe

„Einsteinkreuz” im Sternbild Pegasus © ESO/F. Courbin et al.

Eine vor ihm liegende Galaxie verzerrt das Licht des Quasars Q2237+030 so, dass es ein Kreuz aus fünf hellen Sternen bildet, das „Einsteinkreuz“. Jetzt haben Astronomen mithilfe dieser Gravitationslinse erstmals nähere Informationen über das nahe Umfeld des Quasars und des Schwarzen Lochs in seinem Zentrum gewonnen.

Das „Einsteinkreuz” ist ein Phänomen im Sternbild Pegasus, das mit seinen vier außenstehenden hellen Lichtpunkten und einem zentralen Fleck einem Kreuz ähnelt. In Wirklichkeit jedoch verbirgt sich dahinter nur eine einzige Lichtquelle, ein Quasar, der rund zehn Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Die seltsame Verzerrung und Vervielfachung seines Lichts verdankt er einer so genannten Graviationslinse, einer in Sichtlinie vor ihm liegenden Galaxie, deren Schwerkraft das Quasarlicht umlenkt.

Der geniale Physiker Albert Einstein hatte genau diesen Effekt des Raum-Zeit-Gefüges als Folge seiner Allgemeinen Relativitätstheorie bereits vorausgesagt. Heute gehört der Gravitationslinseneffekt zu einer der häufig genutzten Methoden in der Astronomie des tiefen Weltraums. Denn die Linsenwirkung von schweren Objekten im Vordergrund verzerrt nicht nur das Licht ferner Sterne, sie verstärkt es auch und erleichtert damit die Beobachtung. Neben dem Effekt von ganzen Galaxien verändern auch die einzelnen Sterne darin das „Linsen“-Bild. Ihre Bewegung lässt die Zerrbilder mal heller mal dunkler erscheinen.

Helligkeitsveränderungen verraten Details über Quasarumfeld

Ein internationales Astronomenteam nutzte nun genau diese Methode, um das berühmte Einsteinkreuz genauer zu untersuchen. Indem sie die Helligkeitsschwankungen der Zerrbilder über drei Jahre hinweg mithilfe des Very Large Telesope(VLT) der Europäischen Südsternwarte beobachteten, konnten sie ermitteln, wie Materie und Energie rund um das supermassereiche Schwarze Loch verteilt ist, dass im Inneren des Quasars sitzt.

„Die Kombination seiner natürlichen Vergrößerung zusammen mit der Nutzung eines großen Teleskops lieferte uns die schärfsten jemals erhaltenen Details“, erklärt Frédéric Courbin, Leiter des Projekts am ESO-Teleskop. Die Wissenschaftler erreichten eine Auflösung von einer Millionstel Bogensekunde, dies entspricht der Größe einer Euromünze in fünf Millionen Kilometern Entfernung.

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© ESO/F. Courbin et al.

Erste direkte Messung der Akkretionsscheibe

„Dank dieser einzigartigen Daten konnten wir zeigen, dass die energiereichste Strahlung aus einem Umkreis von einem Lichttag um das supermassereiche Schwarze Loch ausgeht”, erklärt Alexander Eigenbrod von der Polytechnischen Hochschule Lausanne. „Und, noch wichtiger, dass die Energie mit dem Abstand zum Schwarzen Loch in genau dem Maße zunimmt, wie es von der Theorie vorhergesagt wird.“

Bisher gab es keine direkten und Modellunabhängigen Beobachtungen, die es den Forschern ermöglicht hätten, die verschiedenen zur Entstehung der Quasare existierenden Theorien zu entkräften oder zu bestätigen. „Dies ist die erste genaue und direkte Messung der Größe der Akkretionsscheibe eines Quasars in einer von den Modellen unabhängigen Wellenlänge“, so der Projektforscher Georges Meylan. Im Licht der neuen Daten lassen sich nun die Theorien überprüfen.

(ESO, 16.12.2008 – NPO)

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