Teilchenwinde um Schwarze Löcher erstaunlich ähnlich

Schwarze Löcher verschlingen nicht nur Gas und Staub aus ihrer Umgebung – sie schleudern auch Materie über viele Lichtjahre hinweg ins All hinaus. Dabei spielen Magnetfelder offenbar eine entscheidende Rolle, wie ein internationales Forscherteam jetzt mithilfe eines theoretischen Modells zeigte. Sowohl der von stellaren als auch der von supermassereichen Schwarzen Löchern erzeugte Wind aus schnell abströmendem Gas lasse sich dabei mit ein und demselben Modell beschreiben, berichten die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature Astronomy“.

„Bislang war die Ursache dieser Winde umstritten, weil es viele mögliche Prozesse gibt, die solche Winde erzeugen können“, schreiben Keigo Fukumura von der James Madison University in Harrisonburg im US-Bundesstaat Virginia und seine Kollegen. Zwar vermuten Astronomen seit langem, dass Magnetfelder als Gegenpol zur starken Gravitation nicht nur den Zustrom von Materie auf Schwarze Löcher bremsen und für die Entstehung von eng gebündelten Materiestrahlen verantwortlich sind, sondern auch Teilchenwinde antreiben. Die Belege dafür sind bislang allerdings nur indirekter Natur.

Fukumura und sein Team gingen nun von einem grundlegenden magnetohydrodynamischen Modell aus, um die Entstehung des Windes aus einer rotierenden Scheibe aus heißem Gas um ein Schwarzes Loch zu beschreiben. Anschließend verglichen sie ihr Modell mit Beobachtungsdaten vom einige Tausend Lichtjahre entfernten stellaren Schwarzen Loch GRO J1655-40 – und konnten diese reproduzieren. Das erstaunliche dabei: Das Modell wurde ursprünglich entwickelt, um die beobachtete Strahlung supermassereicher Schwarzer Löcher in den Zentren weit entfernter Galaxien zu erklären. „Die von Akkretionsscheiben um Schwarze Löcher ausgehenden Winde zeigen also die gleichen Eigenschaften – bei Schwarzen Löchern mit der zehnfachen Sonnenmasse bis hin zu Schwarzen Löchern mit der milliardenfachen Sonnenmasse“, so die Wissenschaftler um Fukumura.

In einem Kommentar in „Nature Astronomy“ vergleicht der Astrophysiker Jon Miller von der University of Michigan in den USA die bisherige Situation mit der Rekonstruktion eines Unfalls aus den gesammelten Trümmerstücken. „Mit dem neuen Modell ist es erstmals gelungen, die Situation vor dem Unfall zu rekonstruieren und zu zeigen, dass sich damit die Beobachtungen reproduzieren lassen“, so Miller. „Das liefert uns einen tiefen, unabhängigen Einblick in das Problem.“ Mit weiteren Beobachtungen an Schwarzen Löchern unterschiedlicher Masse sollen nun die Vorhersagen des Modells von Fukumura und seinen Kollegen weiter überprüft werden.