Wenn ich einen beliebigen Ort aufsuchen könnte, dann würde ich mich wohl für das Zentrum der Milchstraße entscheiden. Dort muss es wirklich ziemlich beeindruckend sein. Viel mehr Sterne und viel näher bei einander als hier bei uns in den Randbezirken der Galaxis; dichte Sternhaufen überall; dazwischen große Gas- und Staubwolken und in der Mitte das mächtige supermassereiche schwarze Loch, vier Millionen Mal schwerer als unsere Sonne!

Dieses schwarze Loch ist nicht mehr aktiv. Das bedeutet, dass nur noch langsam wächst; dass nur noch wenig Material auf das Loch fällt. In jungen Galaxien gibt es mehr Staub und Gas im Zentrum und das Loch frisst ständig. Das Loch in unserer Milchstraße ist ruhig, nur ab und zu gönnt es sich einen Happen. Das ist gut, denn die Tischmanieren des Lochs sind nicht so besonders. Beim Verschlucken des Materials sabbert es jede Menge Röntgenstrahlung… Ne, ich glaube, die Metapher mit dem Essen funktioniert irgendwann nicht mehr.

Was tatsächlich passiert, ist folgendes: Material kann nicht einfach auf gerader Linie in das Loch fallen. Das liegt an der Drehimpulserhaltung. Material bewegt sich um das Loch herum. Das Loch umgibt sich mit einer sogenannten “Akkretionsscheibe”, einer Scheibe aus Gas und Staub. Und das Zeug aus der Scheibe kann dann spiralförmig ins Loch fallen. Bei der Bewegung des Materials durch das starke Magnetfeld des Lochs, entsteht jede Menge Strahlung. Die Umgebung eines aktiven schwarzen Lochs, auf das ständig Material fällt, strahlt also sehr hell und intensiv. So hell, dass man die aktiven Löcher auch noch in großer Entfernung sehen kann (so einen aktiven Galaxienkern nennen die Astronomen “Quasar”).

Das Loch in unserer Milchstraße ist schon alt und es existiert nicht mehr genug Material in seiner Nähe, damit es dauerhaft aktiv sein kann. Aber ein bisschen Zeug gibt es natürlich trotzdem. Es ist aber schwer, dieses Zeug zu sehen. Denn große Gas- und Staubwolken versperren uns den Blick auf das Zentrum der Milchstraße. Man braucht Infrarot-Teleskope, um durch den Staub zu sehen.

Aber wir haben Infrarot-Teleskope. Und das haben sie gesehen:

Man sieht einen “gelben” Ring (er ist nicht wirklich gelb, es handelt sich ja um eine Infrarotaufnahme, die künstlich eingefärbt wurde und nicht um das Licht, das wir mit unseren Augen sehen können). Dieser Ring ist genau die Scheibe aus Gas und Staub, die das schwarze Loch umgibt! Dieser “circumnuclear ring (CNR)” durchmisst etwa 9 Lichtjahre und im Bild sehen wir seine innere Öffnung. Wir sehen außerdem eine helle, T-förmige (oder y-förmige, je nachdem) Struktur. Das ist Material, das ins schwarze Loch fällt – und das sitzt genau dort, wo sich die beiden Linien treffen. Staub und Gas aus dem circumnuclear ring fallen ins Loch, werden dabei stark aufgeheizt und strahlen hell.

Die Aufnahme wurde von SOFIA gemacht. Das steht für Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie und es handelt sich um ein Observatorium, das die NASA gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gebaut hat. Es ist aber kein normales Observatorium. Kann es auch nicht sein, denn es ist schwer, Infrarotlicht vom Erdboden aus zu sehen. Die Atmosphäre blockiert das meiste davon. Deswegen schickt man Teleskope wie zum Beispiel Herschel oder Spitzer ins All, damit sie dort ungestört beobachten können. SOFIA aber ist ein Stratosphären-Observatorium. Also nicht im All, sondern in der Stratosphäre. Es ist eine Sternwarte in einem Flugzeug!

In einer umgebauten Boeing 747 wurde ein Teleskop mit einem 2,5-Meter-Spiegel montiert. Natürlich nicht einfach so, es braucht eine sehr komplexe Montierung mit jeder Menge ausgeklügelter Software, um das Teleskop während des Flugs ausreichend ruhig zu halten. Aber wenn SOFIA dann in 12-14 Kilometer Höhe fliegt, befindet sich ein Großteil der dichten Atmosphäre unter ihr und der Blick ist frei für die Infrarotastronomie! Es mag zwar etwas umständlich und teuer sein, ein Teleskop in ein Flugzeug einzubauen. Aber überlegt mal, wie umständlich und teuer es ist, ein Teleskop mit einer Rakete ins All zu schicken! Und wenn es dort kaputt geht, ist es kaputt. SOFIA kann einfach laden und man kann am Boden alles in Ruhe reparieren.

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Kommentare (28)

  1. #1 Thomas Zehetbauer
    Wien
    14. Januar 2013

    Was wäre eigentlich, wenn man eine Rakete direkt auf das schwarze Loch zufliegen lässt? Also direkt in Richtung des Massezentrum, ohne eigenen Drehimpuls? Würde die dann durch frame dragging abgelenkt?

  2. #2 Alderamin
    14. Januar 2013

    Toll, dass SOFIA jetzt fliegt. Das Projekt war mal kurz vor dem Scheitern. Zum Glück konnte das DLR die Amerikaner noch überzeugen, die Förderung weiter zu führen.

    Ein weiterer Vorteil von SOFIA ist, dass man damit an beliebige Orte auf der Erde fliegen kann, von denen aus bestimmte Ereignisse beobachtet werden können, z.B. Sternbedeckungen durch Planeten, Planetenmonde oder Asteroiden. So hat SOFIAs Vorgänger Kuiper Airborne Observatory die Uranusringe entdeckt. Das wäre sowohl mit einem irdischen Teleskop (wenn es nicht gerade zufällig auf der Bedeckungslinie liegt) als auch mit einem Weltraumteleskop (viel zu schnell, und nicht positionierbar) nicht ohne weiteres machbar.

    Verblüffend, dass es da oben in der Luft gelingt, das Objekt der Beobachtung ruhig im Blickfeld zu halten.

  3. #3 Volker
    Erlangen
    14. Januar 2013

    Zum Fluggerät: Clipper Lindbergh ist eine Boeing 747SP – also eine mit dem kürzeren Rumpf, dafür wendiger und als Gebrauchtware von der UAL gekauft. Tja – und die beiden Shuttle Aircraft Carriers die 905 und 911, womit die NASA die Space Shuttles verfrachtete, wurden außer Dienst gestellt und dienen als Ersatzteillager für eben die N747NA, die Sofia trägt uuund ganz wichtig, schön brav das Zeichen des DLR neben dem der NASA und vorne die amerikanische und deutsche Flagge. ;)

  4. #4 bikerdet
    Mülheim
    14. Januar 2013

    Schon beeindruckende Bilder. Interessant finde ich auch, das man in der “Akkretionsscheibe” junge Sterne gefunden hat. Eigendlich ist es dort zu heiß zur Sternenbildung. Aber evtl. wissen es die Sterne ja auch nicht (analog zum Hummelflug) …

    Das es dort auch Planeten gegen könnte, um Florians Wunsch zu ralisieren, weis natürlich niemand. Unsere Modelle sprechen dagegen, besagt aber s.O. nicht viel .

  5. #5 defu
    14. Januar 2013

    Fällt das Material überhaupt in das Schwarze Loch, oder wird es beim Ereignishorizont “abgebremst”?
    Eigentlich müsste das Material dort doch auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden und das bedeutet dann, dass es, aus unserer Sicht, dann in der Zeit “feststeht”, also eigentlich niemals den Ereignishorizont überschreitet.
    Nur – wie kann das Schwarze Loch dann wachsen?

  6. #6 Alderamin
    14. Januar 2013

    @defu

    Die Materie, die ins Schwarze Loch fällt, bewegt sich mit fast Lichtgeschwindigkeit, also legt sie die Strecke bis zum Zentrum des Schwarzen Lochs auch im Bruchteil einer Sekunde zurück. Licht bewegt sich ja auch mit Lichtgeschwindigkeit und erreicht trotzdem sein Ziel.

    Etwas anderes ist das, was ein Beobachter sehen würde. Der würde immer stärker rotverschobene Strahlung des Objekts zu sehen bekommen, die immer dunkler würde. Für ihn würde das Objekt am Ereignishorizont verblassen, er würde es tatsächlich nicht hindurch fallen sehen. Das ist aber nur ein scheinbarer Effekt für den Beobachter.

  7. #7 Florian (der andere)
    14. Januar 2013

    Die Quelle (dsi) spricht von 7 Lichtjahren Durchmesser.

  8. #8 defu
    14. Januar 2013

    @Alderamin

    Danke für die prompte Antwort. Dieses Zeitproblem verwirrt mich immer.

  9. #9 McPomm
    14. Januar 2013

    Die Quelle (dsi) spricht von 7 Lichtjahren Durchmesser.

    Also, wenn man die angegebene Messlatte eines Parsecs nur auf den hellen Ring-Bereich anwendet, der eine fast perfekte Ellipse bildet, dann ist dieser Ring ca. 8,15 Lj. groß.

  10. #10 Florian Freistetter
    14. Januar 2013

    @Bikdert: “(analog zum Hummelflug”

    Übrigens ein ziemlich doofer Vergleich: http://www.astrodicticum-simplex.de/wordpress/2008/02/08/bienen-koennen-fliegen/

  11. #11 Florian Freistetter
    14. Januar 2013

    @Florian/McPomm: Also laut diesem Poster (pdf), das vom Sofia Science Center (http://www.sofia.usra.edu/News/news_2013/01_08_13/index.html) verlinkt wurde, beträgt der Radius des Rings (der im Bild schief steht) 1.4 pc. Also ein Durchmesser von 2.8 pc bzw. 9.13 LJ.

  12. […] [via Astrodicticum simplex] […]

  13. #13 Pete
    14. Januar 2013

    Wer es noch nicht kennt, hier gibt es etwas ueber SIFIA zum Hoeren:
    http://raumzeit-podcast.de/2011/06/03/rz016-sofia-infrarotteleskop/

    Pete

  14. #14 Pete
    14. Januar 2013

    Es war natuerlich SOFIA gemeint..
    grmpf…

    Pete

  15. #15 SmartBlend
    14. Januar 2013

    “So einen aktiven Galaxienkern nennen die Astronomen “Quasar”.”

    Nenne ich auch so und ich bin Category Manager in einem Onlineshop für Küchenzubehör. 😉

    Dank an Florian für seine Beiträge, die auch ich als ambitionierter Laie (meistens) verstehe!

  16. #16 bikerdet
    Mülheim
    14. Januar 2013

    Hallo Florian

    Ich weis auch, das Hummeln fliegen können und natürlich auch warum. Schließlich studiert meine Tochter Biologie und ich durfte mir schon viele tolle und überraschende Erklärungen anhören.
    Unsere Stubenfliegen verdanken einem ähnlichen Effekt ihre tollen Flugeigenschaften. Die Kanten der Flügel haben eine Hohlkehle ( wie ein Schlittschuh), dort bilden sich Verwirbelungen die die ‘aerodynamische Fläche’ vergrößern. Da die Flügel aber in Wirklichkeit viel kleiner sind, erreichen die Fliegen eine hohe Wendigkeit in der Luft. Wir Menschen nutzen diesen Effekt übrigens für extrem langsam fliegende Maschinen. Eine Anwendung wäre z.B. die Erkundung in eingestürzten Häusern oder bei Reaktorunfällen. Leider ist das noch nicht alles ausgereift, tatsächlich im Einsatz sind wohl noch keine ‘Künstlichen Fliegen’.

    Ausgangspunkt war ja eigendlich, das nach den alten Theorien so nah an einem schwarzen Loch eigendlich keine Sterne entstehen dürften und erst recht keine Planeten. Das Material ist einfach zu ‘heiß’ dafür. Da war es naheliegend hier ebenfalls das ‘evtl. wußten die das nur nicht’ anzubringen. Okay, Schuß nach hinten losgegangen…

    Gibt es denn schon Theorien die die Entstehung von Sonnen dort erklären ? In dem Bericht, in dem die Funde der Sonnen erwähnt wurden, war es noch unbekannt …

  17. #17 Florian Freistetter
    14. Januar 2013

    @bikderet: “Ausgangspunkt war ja eigendlich, das nach den alten Theorien so nah an einem schwarzen Loch eigendlich keine Sterne entstehen dürften”

    Die müssen dann aber schon sehr alt sein. Der berühmte Stern S2 ist schon lange bekannt und dem Loch näher als kaum etwas: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2008/06/28/der-stern-zum-wochenende-s2/

  18. #18 Kallewirsch
    14. Januar 2013

    Wo hast du das eigentlich mit den Sternen her?

    Mir gehts nämlich auch so. Ich kann mir nicht wirklich vorstellen, dass die Gasklumpen dort wie normale Sterne entstanden sind. Auf der anderen Seite ist dort aber anscheinend Gas genug, so dass die Dichte ja auch um einige höher sein dürfte und wenn es dann irgendwelche Effekte gibt, die das Gas ab und zu mal ordentlich zusammenschiebt, dann könnte ich mir auch vorstellen, dass da schon mal die Parameter für eine Fusionszündung erreicht werden.
    Aber aus dem Bauch raus hätte ich gesagt, dass die Verweilzeit in der Scheibe nicht lang genug ist, als das das Gas da grivtativ kollabiert.

    Ist aber alles IMHO und aus dem Bauch heraus argumentiert.

  19. #19 bikerdet
    Mülheim
    15. Januar 2013

    Ich habe leider nur eine Doku im Tv gesehen, wann das tatsächlich aufgenommen wurde kann ich nicht sagen. Typischerweise werden solche Dinge gerne verschwiegen um den Anschein von Aktualität zu erwecken.

    Ich habe einen Artikel von 2009 gefunden, in dem erstmals die Entstehung von Protosonnen beschrieben wurde. Als Erklärung wurde im Prinzip die Lösung von Kallewirsch gegeben. Eben die höhere Gasdichte. Aber evtl. ist ja auch das bereits überholt 🙁
    Leider habe ich nicht herausfinden können, ob S2 ebenfalls in diese Gruppe gehört oder mal als Futter für’s SL gedacht war. In 2009 gaben die Bahndaten keinen Anhaltspunkt das S2 in der ‘näheren Zukunft’ ins SL fallen würde.

  20. #20 Christian der 1.
    15. Januar 2013

    dieses jahr soll ja auch eine größere gaswolke, nicht dieser Ring, von diesem SL verschlungen werden.
    man erwartet sich da ein ordentliches spektakel.
    k.A, wie sich das am ehesten auswirkt, denke röngtenstrahlenausbruch.

    kann man abschätzen wann das sein sollte, eher
    jahresanfang oder eher jahresende.

    noch was zu SO-2, der dürfte abgelöst worden sein von S0-102. (umlaufzeit 11,5 jahre)

  21. #21 PDP10
    16. Januar 2013

    Mal eine interessante Frage einfach ins Forum geworfen, aber passend zum Thema – Die Frage stammt nicht von mir sondern von einer Leserin in der ‘Gute Frage’ Kategorie bei NewScientist-Online – aber ich grübel da seit gestern drüber nach … also:

    Wenn aus einem Schwarzen Loch nichtmal Licht ‘entkommen’ kann, warum dann Gravitation?

    Eigentlich ganz einfach (dachte ich): Die Masse krümmt halt den Raum und ist deshalb immer zu spüren …

    Aaaaaber was ist mit der Masse “hinter” dem Ereignishorizont? “Sieht” man die wirklich?
    Wenn nein, wird dann ein Neutronenstern der zu einem schwarzen Loch kollabiert plötzlich leichter?
    Klingt ein bischen sehr unwahrscheinlich, oder?

    Und was ist mit dem Standard-Modell der Teilchenphysik?
    Das sagt uns, dass die gravitative Wechselwirkung von Gravitonen vermittelt wird.
    Und warum kommen die aus dem schwarzen Loch raus und Photonen (die Eichbosonen der elektrischen WW) nicht?

    Hat da vielleicht jemand der hier mitlesenden eine Idee für eine griffige Erklärung?
    Ich steh da grad aufm Schlauch …

    PS: Möglich, dass meine Vorstellung da in die völlig falsche Richtung geht.
    Und das ich den “Misner, Thorn, Wheeler” gelesen habe (versucht habe zu lesen … ähem) ist auch schon verdammt lange her.
    Zu den Hardcore Kapiteln die sowas vielleicht verhandelt haben bin ich gar nicht erst gekommen …

  22. #22 Alderamin
    16. Januar 2013

    @PDP10

    Ich würde sagen, die Masse friert für den Beobachter am Ereignishorizont ein.

    Ausbreiten muss sich da nichts, nur die Information über eine Änderung oder Verschiebung der Masse würde sich als Gravitationswelle ausbreiten. Wenn ich was in das Schwarze Loch hineinwerfe, verblasst dessen Licht bekanntlich am Ereignishorizont. Jegliche Massenänderung, kundgetan durch Gravitationswellen, würde folglich ebenfalls am Ereignishorizont einfrieren. Das gilt insbesondere für den Kollaps des Sterns, wenn er zum Schwarzen Loch wird.

    Macht das Sinn?

  23. #23 PDP10
    16. Januar 2013

    @Alderamin:

    Das macht auf jeden Fall sinn … bestätigt aber eigentlich die in der Frage implizierte Behauptung. Nämlich dass die Schwerkraft / Gravitationswellen, das schwarze Loch eben nicht verlässt.
    Oder verstehe ich da bei deiner Argumentation was falsch?

    Und wenn nein, warum sind die Dinger dann so schwer aber ‘schwarz’?

  24. #24 Alderamin
    16. Januar 2013

    @PDP10

    Weil sich gravitative Wirkung eben nicht über Wellen ausbreitet, sondern lediglich den Raum krümmt. Da sich nichts ausbreitet, muss auch nichts das Schwarze Loch verlassen. Es treten immer nur dann sich ausbreitende Gravitatiosnwellen auf, wenn sich die Masse ändert und sich die Information darüber verbreitet. Z.B. wenn das Schwarze Loch Masse aufnimmt, oder wenn es entsteht. Und bis zum Ereignishorizont klappt das ja noch mit der Ausbreitung der Information.

    Übrigens auch mit elektrischen Feldern, denn Schwarze Löcher können geladen sein.

  25. #25 PDP10
    17. Januar 2013

    @Alderamin:

    “Es treten immer nur dann sich ausbreitende Gravitatiosnwellen auf, wenn sich die Masse ändert und sich die Information darüber verbreitet”

    Aaaahhh! Guter Punkt!
    Den Unterschied hatte ich noch nicht bedacht.

    Jetzt komme ich der Sache schon näher.
    Danke dafür!

  26. #26 Alderamin
    17. Januar 2013

    @PDP10

    Ich schrieb “wenn sich die Masse ändert”. Das ist nicht ganz korrekt, wenn der Kern eines Sterns zum Schwarzen Loch kollabiert, ändert sich nicht die Masse, sondern die Massenverteilung im Raum. Diese Information verbreitet sich in Form von Gravitationswellen. Auch wenn sich zwei Massen umkreisen ändert sich die Massenverteilung und Gravitationswellen werden abgestrahlt (es gibt da ja diesen Doppelpulsar, an dem man den Energieverlust durch Gravitationswellen nachgewiesen hat).

    Im Prinzip genau wie beim Elektromagnetismus: sich ändernde bzw. beschleunigte Ladung strahlt Radiowellen ab, ruhende nicht.

  27. […] Loch in unserer Milchstraße frisst ab und zu eine Kleinigkeit (ich habe darüber hier, hier und hier berichtet). Es ist aber schön, so etwas auch einmal in einer anderen Galaxie zu […]

  28. […] Loch ist schon lange zur Ruhe gekommen und wenn es dann doch ab und zu mal einen Stern oder sonst etwas verschluckt und ein bisschen Strahlung frei wird, dann stört uns das nicht. Es stört uns als […]