Astronomie: Schwarze Löcher zerfressen sich selbst

Supermassereiche schwarze Löcher können den gewaltigen Strudel von Trümmern auseinanderreißen, der sie umgibt. Sie zerren dabei an der Raumzeit.

Ein Bericht von Patrick Klapetz veröffentlicht am
Illustration eines schwarzen Lochs, das von Akkretionsscheiben umgeben ist
Illustration eines schwarzen Lochs, das von Akkretionsscheiben umgeben ist (Bild: Nick Kaaz/Northwestern University)

Schwarze Löcher gehören zu den extremsten Objekten in unserem Universum. Sie beeinflussen die Raumzeit um sich herum. "Wenn sie rotieren, ziehen sie den Raum um sich herum wie ein riesiges Karussell mit sich und zwingen ihn, sich ebenfalls zu drehen – ein Phänomen, das als Frame-Dragging bezeichnet wird", erklärte Nick Kaaz von der Northwestern University in einer am 20. September 2023 im Fachmagazin The Astrophysical Journal veröffentlichten Studie.

Inhalt:
  1. Astronomie: Schwarze Löcher zerfressen sich selbst
  2. Der Fressrausch beginnt

Darin untersuchten er und sein Team das Phänomen der sich selbst auffressenden schwarzen Löcher. Durch das Frame-Dragging entsteht in der Nähe des schwarzen Lochs ein sehr starker Effekt auf die Akkretionsscheibe – die Region, die ein schwarzes Loch umgibt. Je größer die Entfernung zum schwarzen Loch ist, desto schwächer der Effekt.

Bisher ging die Fachwelt davon aus, dass Akkretionsscheiben relativ geordnet sind. Gas und Teilchen würden sich in der gleichen Ebene und der gleichen Drehrichtung (Spin) wie das schwarze Loch selbst bewegen. Über Hunderte bis Hunderttausende von Jahren wandern die Gaspartikel demnach allmählich in das schwarze Loch hinein und füttern es. Doch woher sollen die Partikel wissen, in welche Richtung sie sich zu bewegen haben?

Die Akkretionsscheibe um ein schwarzes Loch ist hochkomplex

Das Forschungsteam konnte in einer hochmodernen Computersimulation zeigen, dass alles viel komplizierter ist. In dem Modell konnten die Forscher auch die Einwirkungen von Magnetfeldern, Gasdynamik und die Gesetze der allgemeinen Relativitätstheorie einfließen lassen – was bei früheren Computermodellen wegen der geringeren Rechenleistung schwerer oder teils unmöglich war.

Im Umfeld eines schwarzen Lochs findet ein sich ständig wiederholender Zyklus von Fressen, Auffüllen und Fressen statt. Die Akkretionsscheibe ist der Nährboden, der ein schwarzes Loch füttert. Doch die Rotation des schwarzen Lochs zerreißt letztendlich die Akkretionsscheibe.

Die innere und äußere Akkretionsscheibe

Es gibt einen inneren und äußeren Teil der Akkretionsscheibe. Durch das Frame-Dragging wackelt die gesamte Scheibe in Kreisen – ähnlich wie bei einem Kreisel, der sich dreht. Doch die innere Scheibe will viel schneller wackeln als die äußeren Teile. Dieses Ungleichgewicht der Kräfte führt dazu, dass sich die gesamte Scheibe verformt und Gas aus verschiedenen Teilen der Scheibe zusammenstößt.

Die Kollisionen erzeugen Schocks, die das Material gewaltsam immer näher an das schwarze Loch herantreiben. Mit zunehmender Verwerfung wackelt die innerste Region der Akkretionsscheibe immer schneller, bis sie vom Rest der Scheibe abbricht. "Wenn die innere Scheibe abreißt, wird sie sich unabhängig bewegen. Sie bewegt sich schneller, weil sie näher am schwarzen Loch ist und weil sie klein ist, also leichter zu bewegen ist", erklärt Katz.

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Der Fressrausch beginnt 
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Sil53r Surf3r 28. Sep 2023

Worte unterliegen nicht der Gravitation. Die fliegen einfach mal so schwere-, gewichts...

Sil53r Surf3r 28. Sep 2023

+1

Agilio 28. Sep 2023

Ja? Cool, was passiert den physikalisch im Zentrum eines so simplen schwarzen Lochs? xD

tnbh 28. Sep 2023

Irdische Partikel wissen das eben genau. Die gehen jahrelang zur Schule um dann zu wissen...



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