Ausbrüche des zentralen Schwarzen Lochs beschleunigen Teilchen im galaktischen Halo

Fermi-Blasen

Hongkong (China) - Ende 2010 sorgte ein Entdeckung des amerikanischen Weltraumteleskops Fermi für Aufsehen: Vom Zentrum unserer Milchstraße aus ragen zwei gewaltige, etwa 25.000 Lichtjahre große Strukturen ins All, die hochenergetische Gammastrahlung aussenden. Ein Team chinesischer und russischer Forscher hat nun ein Modell für die Entstehung dieser mysteriösen "Fermi-Blasen" entwickelt. Wenn Sterne in das supermassive Schwarze Loch im galaktischen Zentrum Sterne stürzen, schleudert es einen Teil der Materie nach außen. Diese Ausbrüche führen zu Schockwellen, die im Halo der Milchstraße Elektronen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigen, schreiben die Forscher in ihrer online veröffentlichten Arbeit.

"Wir haben den von der Sonne ausgehenden Sonnenwind als Analogie für unser Modell verwendet", erklärt Kwong Sang Cheng von der Universität Hongkong. "Der Sonnenwind erzeugt eine Blase im interstellaren Medium, die so genannte Heliosphäre." Ganz ähnlich, so Cheng und seine Kollegen, verlaufe der Vorgang in der Umgebung des galaktischen Zentrums. In das gewaltige Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße stürzen immer wieder Sterne, die ihm zu nahe kommen, im Mittel etwa einen Stern alle 30 Millionen Jahre, so Cheng.

Doch dabei nimmt das Schwarze Loch nur etwa die Hälfte der Sternenmaterie auf, die andere Hälfte stößt es mit großer Geschwindigkeit nach außen ab. So dringen immer wieder Schockwellen aus heißem Plasma in den umgebenden galaktischen Halo vor. Diese Schockwellen wirken wie Teilchenbeschleuniger und katapultieren Elektronen auf Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit. Die hochenergetischen Teilchen wiederum erzeugen dann die von Fermi gemessene Gammastrahlung.

Mit Computersimulationen wollen Cheng und seine Kollegen nun die genaue Verteilung der Gammastrahlung bestimmen, die sich aus ihrem Modell ergibt. "Diese Verteilung können wir dann mithilfe von Beobachtungen überprüfen", so Cheng. Der Forscher rechnet innerhalb von sechs bis neun Monaten mit ersten Ergebnissen, die dann das Modell bestätigen oder widerlegen können.