Beobachtungen zeigen: Stellares Schwarzes Loch schleudert Protonen mit zwei Dritteln der Lichtgeschwindigkeit ins All

Garching / Perth (Australien) - Schwarze Löcher schleudern einen Teil der von ihnen angesaugten Materie in stark gebündelten Strahlen wieder ins All hinaus. Woraus aber bestehen diese „Jets“? Ein internationales Team von Astronomen hat nun eine Antwort auf diese Frage gefunden: aus Protonen und elektrisch positiv geladenen Atome. Dies gilt zumindest für das von den Forschern beobachtete Schwarze Loch 4U 1630-47, das die mehrfache Masse unserer Sonne enthält. Die Astronomen, die ihre Beobachtungen im Fachblatt „Nature“ vorstellen, sind jedoch zuversichtlich, dass sich ihr Befund auch auf die Jets anderer Schwarzer Löcher übertragen lässt.

„Wir beobachten seit Jahrzehnten die Materiestrahlen Schwarzer Löcher“, erläutert María Díaz Trigo von der Europäischen Südsternwarte ESO, „aber wir wissen immer noch nicht genau, woraus sie bestehen und was sie antreibt.“ Und ihr Teamkollege James Miller-Jones vom International Centre for Radio Astronomy Research im australischen Perth ergänzt: „Es ist zwar seit langem klar, dass die Jets Elektronen enthalten, aber sie sind nicht negativ geladen – es muss in ihnen also auch Materie mit positiver Ladung geben.“ Infrage kommen dafür einerseits Positronen, die positiv geladenen Antiteilchen der Elektronen, andererseits Protonen und ionisierte Atome schwererer Elemente.

Trigo, Miller-Jones und ihre Kollegen konnten nun durch gleichzeitige Beobachtungen im Radiobereich mit dem Australia Telescope Compact Array und im Röntgenbereich mit dem europäischen Röntgensatelliten XMM-Newton während eines Strahlungsausbruchs von 4U 1630-47 die typische Strahlung von elektrisch positiv geladenen Nickel- und Eisen-Ionen nachweisen, die sich mit zwei Dritteln der Lichtgeschwindigkeit in entgegengesetzte Richtungen von dem Schwarzen Loch fortbewegen. Die Forscher folgern daraus, dass die Strahlung aus den beiden Jets stammt, die von den beiden Polen des Schwarzen Lochs aus ins All schießen.

Demnach, so die Wissenschaftlich weiter, stößt das Schwarze Loch in den Materiestrahlen ionisiertes Gas aus, das es zuvor mit seiner Schwerkraft angezogen hat. Das Gas sammelt sich zunächst in einer rotierenden Scheibe und strömt von dort langsam auf das Schwarze Loch zu. Da Gaswolken im Weltall überwiegend aus Wasserstoff bestehen und nur einen geringen Anteil an schwereren Elementen wie Nickel und Eisen enthalten, gehen Trigo und ihre Kollegen davon aus, dass auch die Jets überwiegend aus Protonen bestehen, also aus den Atomkernen von Wasserstoff. Die Forscher betonen, dass Schwarze Löcher mit Protonen und Atomen sehr viel mehr Energie an ihre Umgebung abgeben können als mit den leichteren Positronen.

Bildquelle: Riccardo Lanfranchi