Schwarzes Loch: Forscher verfeinern Wissen zur Gefrässigkeit

Die Funktionsweise der Schwarzen Löcher im All wird immer klarer: Einem internationalen Forscherteam aus den USA, Grossbritannien und den Niederlanden gelang es nun, ein jahrzehntealte Rätsel zu lösen. Sie haben herausgefunden, wie genau die Schwarzen Löcher Materie verschlingen.

Mit Hilfe riesiger Datenmengen gelang den Forschern die bisher genaueste Simulation eines Schwarzen Lochs, wie sie am Donnerstag mitteilten. Dabei ging es insbesondere um das Zusammenspiel zwischen Schwarzen Löchern und den sie umgebenden rotierenden Akkretionsscheiben. Diese transportieren Materie in Richtung des Zentrums.

Schwarze Löcher zählen zu den seltsamsten Objekten im Universum. Sie entstehen, wenn ein grosser Stern kollabiert. Im engeren Sinne handelt es sich nicht um Löcher, sondern um Himmelskörper von unvorstellbarer Dichte und mit immenser Gravitationskraft. Ihre Gravitation ist so gross, dass nicht einmal das Licht ihnen entkommen kann.

Während ein Schwarzes Loch Gas, Staub und sonstige Materie einsaugt, formt sich in seiner Umgebung eine sogenannte Akkretionsscheibe. Das ist ein Wirbel aus heissem Gas und Staub, der sich um das Schwarze Loch dreht.

Im April wurden erstmals Fotos von einem Schwarzen Loch veröffentlicht. Darauf war das Schwarze Loch im Zentrum der Riesengalaxie M87 aus dem Virgo-Galaxienhaufen zu sehen. Sie war umgeben von einer rötlich-orangenen Akkretionsscheibe, die wie eine Aureole wirkt.

Die Physiker John Bardeen und Jacobus Petterson stellten 1975 eine Hypothese auf: Demnach muss sich der innere Bereich der Akkretionsscheibe auf die Äquatorebene des Schwarzen Loches einpendeln. Ihre Vermutung lässt sich nun durch die Berechnungen der Forscher erhärten.

Sie simulierten mit Computern den magnetischen Wirbel, der sich in der Akkretionsscheibe bildet. Der Physiker Alexander Tchekhovskoy vom Northwestern Weinberg College of Arts and Sciences vergleicht den Vorgang mit einem Dart-Spiel.

«Wenn man nicht richtig zielt, wird man nie ins Schwarze treffen», sagte Tchekhovskoy. Bisher wurde ein Reibungswiderstand als notwendige Voraussetzung angesehen, damit Materie von Schwarzen Löchern geschluckt wird. Dies kann nun mit Magnetfeldern erklärt werden.

In der Simulation ist zu erkennen, wie Gase und Magnetfelder aus dem Zentrum des Schwarzen Loches herausragen. Der innere Bereich der Akkretionsscheibe ist auf den Äquator des Schwarzen Loches ausgerichtet, während der äussere Bereich eine Kippung aufweist.