Schwarze Löcher sind schwarz. Aber dann auch wieder nicht. Das schwarze Loch selbst ist natürlich unsichtbar, ansonsten wäre es ja auch kein schwarzes Loch. Es krümmt den Raum so stark um sich selbst, das weder Licht noch sonst irgendwas aus seiner Nähe entkommen kann. Aber wenn das schwarze Loch nicht völlig alleine im Weltraum rumsitzt, sondern ausreichend Materie ausreichend nahe ist, dann kann seine Umgebung enorm hell werden. Das Material, dass dem Loch zu nahe kommt, wird durch die Anziehungskraft beschleunigt und bildet eine Scheibe. In dieser sogenannten Akkretionsscheibe wirbelt das ganze Zeug um das Loch herum, bevor es irgendwann hinein fällt. Durch die schnelle Bewegung und die Interaktion mit dem Magnetfeld, das in der Umgebung des schwarzen Lochs meistens existiert, heizt es sich auf und beginnt hell zu leuchten. Und genau darum können wir schwarze Löcher – bzw. ihre Umgebung – auch sehen. Sie gehören sogar zu den hellsten Objekten im Universum: Sogenannte Quasare (siehe dazu auch hier) sind supermassereiche schwarze Löcher mit der millionfachen Masse der Sonne die sich in den Zentren von Galaxien befinden. Sind die Galaxien noch jung, gibt es dort noch jede Menge Material für die Löcher zum Fressen und darum kann man Quasare auch noch in enorm großen Entfernungen beobachten. Sie sind eine wichtige Informationsquelle über die Vorgänge im frühen Universum und über die Entstehung und Entwicklung von Galaxien.
51 solcher Quasare haben nun Wissenschaftler mit Hilfe des Chandra-Röntgenweltraumteleskops untersucht (“X-ray Insights into the Nature of PHL 1811 Analogs and Weak Emission-Line Quasars: Unification with a Geometrically Thick Accretion Disk?”) und dabei ein seltsames Verhalten festgestellt. Die beobachteten Quasare waren alle viel dunkler, als erwartet. Das von ihnen ausgehende Ultraviolettlicht war deutlich schwächer als man es erwarten würde. Und bei 65 Prozent der Objekte war auch die Röntgenstrahlung im Durchschnitt 40 Mal geringer als bei typischen Quasaren dieser Größenordnung.
Bin Luo von der Pennsylvania State University und seine Kollegen haben nun probiert herauszufinden, warum diese Gruppe von schwarzen Löchern dunkler ist, als erwartet. Sie haben die Beobachtungen mit Computersimulationen abgeglichen und sind zu einem interessanten Ergebnis gekommen: Die schwarzen Löcher fressen zu viel!
Im Computer hat man simuliert, was passiert, wenn Material auf ein schwarzes Loch fällt. Bis zu einer gewissen Menge ergibt sich genau das Bild, das man bisher schon kannte: Es bildet sich eine um das Loch herum wirbelnde Scheibe. Wenn aber extrem viel Material auf das Loch fällt, dann bläht sich die Scheibe zu einem dicken Ring auf, der das Loch umgibt. Und dieser Ring blockiert einen Teil der Strahlung, die man normalerweise sehen würde.
Die Beobachtungen mit Chandra bestätigen dieses Bild. Bis jetzt hatte man noch zu wenig solcher schwach leuchtenden Quasare beobachtet aber mit den neuen Daten wurde die Sache klarer. Man konnte durchaus Röntgenstrahlung messen, aber die Menge hing vom Blickwinkel ab. Je nachdem wie man auf den Ring blickt, kommt die Strahlung durch oder wird blockiert. Die Röntgenstrahlung kann so auch schlechter die äußeren Gasschichten erreichen, die sie normalerweise zum Leuchten im UV-Licht anregt.
Eine innere “Barriere” aus Material ganz in der Nähe des schwarzen Lochs blockiert also einen Teil der Strahlung, so dass die weiter außen liegenden Bereiche nicht mehr so hell leuchten.
Das dieses Verhalten schwarzer Löcher existiert, hatte man vorher schon vermutet. Quasare gehören einerseits zu den besonders großen supermassereichen schwarzen Löchern und wir können sie noch in sehr großen Entfernungen sehen. “Große Entfernung” heißt aber in der Astronomie immer auch “weit in der Vergangenheit”. Die Quasare stammen also aus einer Zeit, in der das Universum noch viel jünger war. Und eine der großen offenen Fragen in diesem Gebiet lautet: Wie konnten die Quasare in der kurzen Zeit ihrer Existenz so enorm massereich werden? Offensichtlich musste es Phasen geben, in denen sie überdurchschnittlich schnell und viel Material eingesammelt haben und diese Phasen müssen in ihrer Jugend stattfinden. Je weiter entfernt, d.h. desto jünger so ein Quasar ist, desto wahrscheinlicher sollte es also auch sein, dass man ihn einer gefrässigen und daher auch dunkleren Phase erwischt.
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