Intergalaktischer »Regen«: Schwarzes Loch verschlingt Materiebögen

Andreas von Rétyi

Schwarze Löcher haben immer schon die Fantasie beflügelt, natürlich auch in der Sciencefiction-Welt. Doch die meisten Astrophysiker sind mittlerweile von der Existenz dieser ganz speziellen Objekte überzeugt, und dafür haben sie durchaus Gründe. Auch wenn sich die düsteren Gebilde selbst nicht beobachten lassen, sorgen sie in ihrem Umfeld für sehr charakteristische physikalische Phänomene. Jetzt hat eine internationale Gruppe von Astronomen erstmals direkte Belege für einen gigantischen Materieregen auf ein Schwarzes Loch gefunden.

 

Die Meldung ist soeben eingetroffen: Mithilfe des derzeit größten Radioteleskops der Welt haben Astrophysiker erstmals beobachten können, wie ein Strom kalten intergalaktischen Gases auf ein supermassives Schwarzes Loch niedergeht. Die dramatischen Ereignisse spielen sich in einem auffallend hellen Galaxienhaufen ab, rund eine Milliarde Lichtjahre von der Erde entfernt.

Hier, in Abell 2597, sind etwa 50 fremde Milchstraßensysteme um eine riesige elliptische Galaxie versammelt. Sie wird sehr pragmatisch ganz einfach »Hellste Haufengalaxie von Abell 2597« genannt. Und genau dort herrschen höchst interessante kosmische »Wetterbedingungen«. Entdeckt wurden sie von ALMA.

Dieses gigantische Teleskop-Arrangement auf dem Chajnantor-Plateau in der chilenischen Atacama-Wüste ist der gegenwärtig am besten geeignete Detektor für die Beobachtung solcher Phänomene. Es arbeitet im Bereich von Millimeter- und Submillimeter-Wellen, was einen möglichst hohen Standort mit sehr trockener Luft erfordert. Das Chajnantor-Plateau liegt auf rund 5000 Metern Höhe und erfüllt diese Bedingungen.

Das riesige Radiointerferometer mit insgesamt 66 großen Parabolantennen wird von der Europäischen Südsternwarte (ESO) mitfinanziert und dient vor allem der Erforschung von Stern- und Planetenentstehungsgebieten, aber auch dem Studium der Galaxienentwicklung und supermassiver Schwarzer Löcher.

Im genutzten Ausschnitt des elektromagnetischen Spektrums erreicht ALMA momentan die höchste Auflösung und konnte seit seiner Inbetriebnahme 2013 bereits eine ganze Reihe spektakulärer Beobachtungen durchführen. Die neuen Daten zur mächtigen Kerngalaxie von Abell 2597 werden am 9. Juni auch im Fachblatt Nature erscheinen.

ALMA – was nichts anderes als »Atacama Large Millimeter / submillimeter Array« bedeutet – lässt Astrophysiker erstmals Zeugen werden, wie Ansammlungen von intergalaktischem Gas auf das zentrale Schwarze Loch der riesigen Galaxie hinab regnen.

Der Vorgang überrascht viele der Fachleute, die bislang davon ausgingen, dass solche supermassiven Schwarzen Löcher in den größten Galaxien sich von einer eher langsamen und kontinuierlichen »Diät« ionisierten Gases hoher Temperatur ernähren, das vom Halo der Galaxie einströmt. Doch was sich hier nun vor den Augen der Fachwelt abspielt, gleicht eher einer Fütterung der Raubtiere. Das Schwarze Loch schlägt sich dabei den Bauch mit klumpigen, chaotischen Riesenwolken sehr kalten molekularen Gases voll.

Immerhin haben einige Astronomen in den letzten Jahren bereits vergleichbare Theorien entwickelt. Aber: »Das hier ist einer der ersten unzweideutigen Beobachtungsbelege für einen chaotischen kalten Regen, der ein Schwarzes Loch füttert«, so kommentiert der US-Astronom Grant Tremblay als leitender Autor der aktuellen Studie.

Dass Abell 2597 von heißem, ionisiertem Gas durchzogen ist, wissen Astronomen bereits seit Beobachtungen mit dem Chandra-Röntgensatelliten. Doch bis dato keine Spur vomintergalaktischen Regen. Tremblay ergänzt: »Dieses sehr, sehr heiße Gas kann sich schnell abkühlen, kondensieren und ganz in der Art ausfällen, auf die warme feuchte Luft in der Erdatmosphäre Regenwolken und Niederschlag hervorbringen kann. Die neu kondensierten Wolken regnen dann auf die Galaxie ab, treiben die Sternentstehung voran und ernähren das Schwarze Loch.«

Gegenwärtig stellt sich das Szenario so dar: Nahe dem Zentrum jener Galaxie rasen drei massige Klumpen kalten Gases mit einer Geschwindigkeit von rund einer Million Kilometer pro Stunde auf das supermassive Schwarze Loch zu. Es sind wirklich mächtige Wolken – jede von ihnen enthält so viel Materie wie eine Million Sonnen und erstreckt sich über Dutzende von Lichtjahren. Schon diese Werte übersteigen die menschliche Vorstellungskraft bei Weitem, kosmisch gesehen sind es allerdings keine besonders beeindruckenden Größenordnungen.

Die Beobachtung von Gebilden, die lediglich mehrere zig Lichtjahre Ausdehnung besitzen, aber eine Milliarde Lichtjahre von uns entfernt sind, stellt andererseits eine enorme Herausforderung dar. Das gilt auch für ALMA. Was hier weiterhilft, ist dagegen der sehr lange Schatten, den diese Gaswolken ins All werfen. Der reicht von Abell 2597 bis zur Erde. Er entsteht, weil die einfallenden, opaken Gaswolken einen Teil des hellen Hintergrund-»Lichts« abblocken, das seinerseits von Elektronen ausgesandt wird, die mit hoher Geschwindigkeit auf Spiralbahnen um Magnetfeldlinien in unmittelbarer Nähe des riesigen Schwarzen Loches kreisen.

Mithilfe von ALMA konnten bislang lediglich drei Wolken kalten Gases aufgespürt werden.

Doch die Astronomen gehen davon aus, dass in den dortigen Regionen möglicherweise Tausende dieser Gebilde existieren. Auf diese Weise würde das Schwarze Loch fortwährend ernährt und in einer anhaltenden, langen Phase der Aktivität verbleiben. Mit ALMA soll nun auch nach ähnlichen »Regenstürmen« in anderen Galaxien gesucht werden.

Es könnte durchaus sein, dass jene Phänomene, die nun erstmals in Abell 2597 entdeckt wurden und als Besonderheit erscheinen, ganz typische Phänomene im Weltraum sind, wie in vielen anderen Fällen auch. Nicht zuletzt Leben im All dürfte zu jenen Fällen zählen …

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