Ja, ja – ich schreib’s gleich am Anfang: Die Überschrift dieses Artikels ist unter Umständen ein wenig irreführend. Ein schwarzes Loch ist keine Maschine, die man ein- oder ausschalten kann. Aber die Aktivität eines schwarzen Lochs kann sich verändern und genau darum geht es. Im Zentrum jeder großen Galaxie befindet sich mindestens ein supermassereiches schwarzes Loch. Die Dinger sind, wie der Name naheleget, schwarz. Das heißt, dass sie kein Licht abstrahlen. In ihrer Nähe wird die Gravitationskraft so stark, dass man sich schneller als das Licht bewegen müsste, wenn man sich entfernen will. Da das aber unmöglich ist, kann sich nichts entfernen. In der Umgebung eines schwarzen Lochs ist das aber noch möglich. Von dort kann Strahlung und Materie entkommen und die speziellen Bedingungen in der unmittelbaren Nachbarschaft eines schwarzen Lochs führen dazu, dass es dort sehr viel Strahlung gibt. Ein schwarzes Loch, das so für Strahlung sorgt, nennt man “aktiv” und die Aktivität kann sich verändern. Astronomen haben nun kürzlich einen besonders interessanten Fall beobachtet, bei dem ein schwarzes Loch seine Aktivität in vergleichsweise kurzer Zeit ein und wieder aus “geschaltet” hat.

Ein supermassereiches schwarzes Loch  kann ordentlich aktiv sein! (Künstlerische Darstellung: ESO/M. Kornmesser)

Ein supermassereiches schwarzes Loch kann ordentlich aktiv sein! (Künstlerische Darstellung: ESO/M. Kornmesser)

Es geht um eine Galaxie mit der Bezeichnung SDSS J1354+1327. Die ist ein Stück weit von uns entfernt; das Licht von dort braucht 800 Millionen Jahren, bis es bei uns ankommt. Aber angekommen ist es und es wurde von Julia Comerford von der Universität Colorada in Boulder und ihren Kollegen beobachtet (“An Active Galactic Nucleus Caught in the Act of Turning Off and On”). Im Zentrum dieser Galaxie befindet sich etwas, was die Astronomen “AGN” nennen: Ein Aktiver Galaktischer Nukleus. Der “Nukleus” ist das oben erwähnte supermassereiche schwarze Loch und wenn es aktiv ist, dann ist es alles andere als schwarz.

Die AGNs können so enorm hell leuchten, dass man sie früher für eine seltsame Art von Sternen gehalten hat. Als man sie in den 1960er Jahren entdeckte, wurden sie Quasare genannt, also “quasi-stellar”. Es waren enorm leuchtkräftige punktförmige Strahlungsquellen, die aber viel zu weit entfernt waren, um tatsächlich Sterne sein zu können. Erst später war man in der Lage, auch die Galaxien um die AGNs herum zu beobachten und die Strahlung durch die Aktivität schwarzer Löcher zu erklären.

Material, dass in die Nähe eines schwarzen Lochs gelangt, fällt nicht sofort und nicht restlos in das Loch hinein. Es wirbelt um das Loch herum, wird enorm stark beschleunigt und dabei entsteht jede Menge Strahlung (hauptsächlich Röntgen- und Radiostrahlung). Ein Teil des Materials kann auch wieder mit enorm hohen Geschwindigkeiten zurück ins All geschleudert werden (das funktioniert so ähnlich wie ein Swing-By-Manöver in der Raumfahrt). Ein schwarzes Loch ist also nur dann ein AGN, wenn auch ausreichend Material vorhanden ist, dass es zum Strahlen bringen kann. Ist nix zum fressen in der Nähe, dann ist das Loch auch nicht aktiv und es gibt keine Strahlung.

Je älter eine Galaxie ist, desto weniger Aktivität findet man normalerweise. Es gibt kaum noch Material in der Zentralregion, dass ins Loch fallen kann. AGNs findet man vor allem in jungen Galaxien, beziehungsweise in Galaxien, deren Licht sehr lange bis zu uns braucht (also aus einer Zeit stammt, in der die Galaxie noch jung war). Bei SDSS J1354+1327 begannen die Entdeckungen durch eine Beobachtung des Röntgen-Weltraumteleskops Chandra. Damit entdeckte man eine helle, punktförmige Quelle von Röntgenstrahlung im Zentrum: Ein sicherer Hinweis auf einen aktiven Galaxienkern. Julia Comerford und ihre Kollegen nutzen dann das Hubble-Weltraumteleskop und diverse Sternwarten auf der Erde um nähere Beobachtungen anzustellen. Und fanden dabei interessante Details.

Die Galaxie SDSS J1354+1327  (unten). In violett ist die beobachtete Röntgenstrahlung eingezeichnet. DIe Vergrößerung zeigt die großen Blasen aus ionisierten Gas (Bild: NASA , ESA, and J. Comerford (University of Colorado-Boulder))

Die Galaxie SDSS J1354+1327 (unten). In violett ist die beobachtete Röntgenstrahlung eingezeichnet. DIe Vergrößerung zeigt die großen Blasen aus ionisierten Gas (Bild: NASA , ESA, and J. Comerford (University of Colorado-Boulder))

Mit Hubble konnte eine große Blase aus heißem, ionisierten Gas nördlich des Galaxienzentrums beobachtet werden. Gas also, bei dem Elektronen von den Atomkernen entfernt wurden. Das passiert, wenn solche Gaswolken von starker (Teilchen)Strahlung getroffen werden, die in diesem Fall vom aktiven schwarzen Loch produziert worden ist. Diese Gaswolken befinden sich knapp 30.000 Lichtjahre vom schwarzen Loch entfernt. In nur 3000 Lichtjahren Entfernung haben Comerford und ihre Kollegen allerdings auch noch eine Stoßwelle im interstellaren Gas beobachtet. Auch das ist ein Hinweis auf die Aktivität des schwarzens Lochs, das Material mit hoher Geschwindigkeit durch die Gegend schleudert und dabei entsprechende Stoßwellen verursachen kann.

Zusammengenommen zeigen die Beobachtungen, dass das schwarze Loch in der Vergangenheit aktiv war, dann wieder nicht, nur um etwa 100.000 Jahre nach der einen Aktivitätsphase ein weiteres Mal aktiv zu werden. Oder, wie es Julia Comerford in der Pressemitteilung formuliert:

” Wir sehen wie dieses Objekt frisst, rülpst, ein Schläfchen hält und dann erneut frisst und rülpst (We are seeing this object feast, burp, and nap, and then feast and burp once again).”

Und wo kriegt so ein schwarzes Loch das Material her, das es fressen kann? Von einer anderen Galaxie. SDSS J1354+1327 hat eine Begleitgalaxie gleich nebenan. Man kann Gas und Sterne beobachten, die sich von einer Galaxie zur anderen erstrecken, was ein Zeichen dafür ist, dass beide Galaxien in der Vergangenheit miteinander kollidiert sind. Dabei wird auch Material in die Nähe des schwarzen Lochs gelangt sein, das die Aktivität verursacht hat.

Auch unsere Milchstraße hat in ihrem Zentrum ein supermassereiches schwarzes Loch. Es kommt allerdings nur noch selten zum Fressen, und wenn, dann kriegt es nur noch kleine Happen. In der Vergangenheit könnte das aber anders gewesen sein. 2010 haben Astronomen große “Blasen” entdeckt, die Gammastrahlung abgeben. Der Ursprung dieser “Fermi-Blasen”, die ich ausführlich erklärt habe, ist noch nicht restlos geklärt. Es kann aber sehr gut sein, dass sie von einer lange zurück liegenden “Fressphase” des schwarzen Lochs im Zentrum unserer Milchstraße erzeugt worden sind.

Und wenn unser schwarzes Loch sein Verdauungsschläfchen beendet hat, kriegt es vielleicht wieder mal einen Fressanfall. Denn das ist das Resultat der Arbeit von Comerford und ihren Kollegen. Dass AGNs nicht kontinuierlich aktiv sind, hat man schon vorher gewusst. Jetzt hat man aber einen konkreten Fall beobachtet, der zeigt, dass die Aktivität auch kurzfristig (zumindest im astronomischen Sinn) an und aus geschaltet werden kann. Das bestätigt die Hypothesen und genauere Beobachtungen dieser Art werden uns in Zukunft noch viel genauer zeigen, wie das Fressverhalten supermassereicher schwarzer Löcher funktioniert.

Kommentare (37)

  1. #1 Captain E.
    15. Januar 2018

    Ja, so ein Schwarzes Loch ist eine “Couch Potato”. Entweder es schläft oder es frisst. :-)

  2. #2 Karl-Heinz
    15. Januar 2018

    Wenn das schwarze Loch rotiert, kann man es dann beim Fressen leichter beobachten?

  3. #3 René
    15. Januar 2018

    Sollte unser schwarzes Loch mal wieder fressen und aktiv werden, hat das Auswirkung auf unser Sonnensystem? Gut wir befinden uns ja nicht im direktem Jet, aber in einem Beitrag (es war glaub ich sogar einer von Florian) hab ich gelesen, dass wir nur existieren, weil unser schwarzes Loch nicht mehr aktiv ist.

  4. #5 Karl-Heinz
    15. Januar 2018

    @tomtoo

    Hi tomtoo
    Wir sind mit unserer Sonne etwa 25.000 bis 28.000 Lichtjahren vom Zentrum der Milchstraße entfernt. Wäre das Zentrum sehr aktiv, so könnte es eventuell für uns gefährlich werden. Das hätte ich nicht vermutet. 😉

  5. #6 tomtoo
    15. Januar 2018

    @Karl-Heinz
    Gefährdungszone je nach Modell, 2600 bis 42.000 LJ.
    Das ist schon eine kleine Differenz.(Und wir mittendrin ) ; )
    Könnte also durchaus sein das wir schon im sicheren Bereich sind ?

  6. #7 tomtoo
    15. Januar 2018

    @Karl-Heinz
    Nachtrag sry. Ich bin optimistisch, und werde keine Versicherung, gegen Gammastrahlungsschäden erzeugt durch’s Zentrale UMBH abschliesen ; )

  7. #8 RPGNo1
    15. Januar 2018

    Wir sehen wie dieses Objekt frisst, rülpst, ein Schläfchen hält und dann erneut frisst und rülpst.

    Homer Simpson! 😀

  8. #9 Alderamin
    15. Januar 2018

    @tomtoo

    Gefährdungszone je nach Modell, 2600 bis 42.000 LJ.

    Sagt wer? Geht ja nicht um Gammastrahlen-Bursts. Mehr als einen Stern wird Sagittarius A* in absehbarer Zukunft nicht zu futtern kriegen – soll uns das hier kümmern? Das meiste Zeugs geht dann eh in den Jet und der ist m.W.n. nicht auf uns gerichtet. Ist auch eine Menge Staub unterwegs auf dem Weg, die Kurzwelliges ziemlich effektiv blockiert.

  9. #10 tomtoo
    15. Januar 2018

    @Alderamin
    Hab das ja aus dem Artikel. Kann mir das auch nicht vorstellen. Aber da sind die Angaben halt auch nicht präzieser. Evtl. hab ich was überlesen ?

  10. #11 tomtoo
    15. Januar 2018

    @Alderamin
    Da steht ja auch nicht drinn , vieviele Millionen Jahre sowas dauern müsste um gefährlich für Mehrzeller zu sein. Oder nur für die Entwicklung von Mehrzellern ? Fühle mich eigentlich ziemlich sicher, selbst wenn’s mal wieder frisst. ; )

  11. #12 Captain E.
    15. Januar 2018

    @Karl-Heinz:

    Wenn das schwarze Loch rotiert, kann man es dann beim Fressen leichter beobachten?

    Soweit ich weiß, ja. Beim einem nichtrotierenden Schwarzen Loch wäre die Umwandlungsrate von Materie in Energie um Größenordnungen geringer. Gefütterte Schwarze Löcher könnten gar nicht so viel Leuchtkraft produzieren, wie man es beobachtet hat, wenn sie nicht rotierten. Das hat wohl etwas damit zu tun, dass sie die Raumzeit in ihrer Umgebung durch die Rotation regelrecht verdrillen.

  12. #13 Alderamin
    15. Januar 2018

    @tomtoo

    Hab das ja aus dem Artikel. Kann mir das auch nicht vorstellen. Aber da sind die Angaben halt auch nicht präzieser. Evtl. hab ich was überlesen ?

    Ich zitiere mal den folgenden Satz in Klammern:

    (die Variation entsteht durch verschiedene Modelle, und hängt zum Beispiel davon ab, ob der Planet sich in der Ebene der Milchstraße befindet oder darüber)

    Wir sind in der Ebene. Mit dem absorbierenden Staub. Ergo eher die kleinere Zahl.

  13. #14 tomtoo
    15. Januar 2018

    @Alderamin
    Ging ja um die Frage von @Rene. Denke nicht das wir von Homers Rülpser gefährdet sind.
    Aber Denken, heist ja nicht unbedingt wissen. ; )

  14. #15 tomtoo
    15. Januar 2018

    @RPGNo1
    Und Homer wäre doch ein cooler Name für Sagittarius A* ; )

  15. #16 Alderamin
    15. Januar 2018

    @tomtoo

    Klar, und Du hast Florians Artikel vom 19.12. referenziert, und darauf bezog auch meine #13.

  16. #17 tomtoo
    15. Januar 2018

    @Alderamin
    Denke mal, wenn Homer mal wieder ein Bäuerchen macht (bezogen auf @renes Frage), müssen wir uns wohl kaum Gedanken bzgl. unserer Sicherheit machen. ;

  17. #18 René
    15. Januar 2018

    @tomtoo

    Ja den Artikel meinte ich. Danke :) Aber die Idee leichtgläubigen Menschen eine Versicherung gegen das Rülpsen von Sagittarius A* zu verkaufen klingt nach einer guten Geschäftsidee.

  18. #19 tomtoo
    15. Januar 2018
  19. #20 tomtoo
    15. Januar 2018

    Ach ich laber euch wieder voll. Aber ich bekomme den Gedanken, das frühe BH’s durchaus etwas mit der Entstehung von Galaxien zu tun haben könnten einfach nicht aus dem Kopf.

  20. #21 stone1
    15. Januar 2018

    Bei Lesen des Beitrags habe ich mich gefragt, wie groß der Anteil an der Gesamtmasse der Milchstraße insgesamt in schwarzen Löchern gebunden ist, und weil ich auf die Schnelle (naja, Scienceblogs reagiert in letzter Zeit eher langsam, aber das ist ein anderes Thema) keinen Artikel hier dazu gefunden habe, bin ich dort fündig geworden.

    Da kommt man zu dem Schluss, dass das Verhältnis ungefähr 11 zu 10000 ist und dieses wohl auch für das gesamte Universum zutrifft.
    Es ist also noch reichlich Futter vorhanden. ; )

  21. #22 stone1
    15. Januar 2018

    Ich bin das m das dem ersten Wort oben fehlt.

  22. #23 rolak
    15. Januar 2018

    fehlt

    mֹֹ`Bei ist doch sicher Swahili, oder, stone1?

  23. #24 Alderamin
    15. Januar 2018

    @stone1

    Da kommt man zu dem Schluss, dass das Verhältnis ungefähr 11 zu 10000 ist und dieses wohl auch für das gesamte Universum zutrifft.

    Wenn die DM keine primordialen SLs sind, ansonsten wären 80% der Materie des Universums in SLs gebunden. Steht auch in dem von Dir verlinkten Artikel.

    Brennstoff für SLs gibt’s genug, aber die sind so kleine Ziele und es gibt so viel Drehimpuls zu erhalten, dass die Chance, in ein Schwarzes Loch zu fallen, sehr sehr klein ist.

  24. #25 Uli
    15. Januar 2018

    Es gibt offenbar eine ganze Reihe sehr unangenehmer Phänomene im Universum, die man besser nur aus großer Distanz betrachtet.

    So ein aktives SL möchte man eben nicht in der Nähe haben.
    Einen Gamma-Ray-Burst sicher auch nicht, und da gibt es bestimmt noch mehr Sachen, die eine ganze Galaxis praktisch unbewohnbar machen können.

    Wir haben also im Moment echt Glück, daß es hier so ruhig ist…

  25. #26 Karl-Heinz
    15. Januar 2018

    @Uli
    Wenn wir schon mal dabei sind.

    Von allen möglichen Katastrophen, die dem
    Leben auf der Erde ein Ende setzenkönnten, wäre der Zusammenprall der Sonne mit einem anderen Stern wohl die dramatischste. 😉

    http://www.spektrum.de/magazin/wenn-sterne-zusammenprallen/829440

  26. #27 Karl-Heinz
    15. Januar 2018

    @Uli
    Wenn wir schon mal dabei sind.

    Von allen möglichen Katastrophen, die dem
    Leben auf der Erde ein Ende setzenkönnten, wäre der Zusammenprall der Sonne mit einem anderen Stern wohl die dramatischste. 😉

    http://www.spektrum.de/magazin/wenn-sterne-zusammenprallen/829440

  27. #28 tomtoo
    16. Januar 2018

    “”””Es gibt offenbar eine ganze Reihe sehr unangenehmer Phänomene im Universum, die man besser nur aus großer Distanz betrachtet.”””

    Oh, ja. Denke schon. : )

  28. #29 tomtoo
    16. Januar 2018

    @Karl-Heinz
    Weist du ob die Sonne evtl. mal alle 100 Millionen Jahre ein Bäuerchen macht ? ; )

  29. #30 tomtoo
    16. Januar 2018

    @Karl-Heinz
    War blöd. Wir können natürlich alle Sonnenähnliche Sterne auf Bäuerlein untersuchen. Ist das nicht faszinierent ? : )

  30. #31 Alderamin
    16. Januar 2018
  31. #32 schlappohr
    16. Januar 2018

    “[…] wie das Fressverhalten supermassereicher schwarzer Löcher funktioniert. ”

    Vielleicht verstehe ich etwas falsch, aber das “Fressverhalten” von SL ist ganz einfach: Sie beginnen zu “fressen”, wenn etwas zum Fressen in der Nähe ist. Das SL selbst verändert sich nicht, außer dass seine Gravitation wächst, wann immer etwas hineinfällt (und evtl. durch Hawkingstrahlung wieder ganz minimal abnimmt, was aber wohl kaum eine Rolle spielt). Das SL selbst entscheidet nicht darüber, ob es “frisst” oder “schläft”.
    Die Frage ist vielmehr, wann und warum kommt etwas in die Nähe des SL. Eigentlich geht es nicht um das SL selbst, sondern um die Vorgänge in seiner Umgebung. Eine lange Ruhephase lässt darauf schließen, dass die Umgebung des SL leergeräumt ist, und wenn plötzlich wieder eine “Fressphase” beginnt, dann stellt sich die Frage, warum nun wieder Materie in seine Nähe gekommen ist. Welche Abläufe in der Nähe des SL sorgen dafür, dass nach hunderttausenden oder Millionen von Jahren plötzlich wieder Masse in seine Nähe gerät?

  32. #33 tomtoo
    16. Januar 2018

    OT
    @Alderamin
    Danke. Das war ja als Scherz gedacht. Aber sowas gibts wirklich ?!!

  33. #34 tomtoo
    16. Januar 2018

    @schlappohr
    Ich glaube das es da im Zentrum ziemlich Chaotisch zugeht. Irgendetwas veriert sich dann von Zeit zu Zeit. Und Homer schnabulierts : )

  34. #35 Alderamin
    16. Januar 2018

    @Schlappohr

    Vielleicht verstehe ich etwas falsch, aber das “Fressverhalten” von SL ist ganz einfach: Sie beginnen zu “fressen”, wenn etwas zum Fressen in der Nähe ist. Das SL selbst verändert sich nicht, außer dass seine Gravitation wächst, wann immer etwas hineinfällt (und evtl. durch Hawkingstrahlung wieder ganz minimal abnimmt, was aber wohl kaum eine Rolle spielt). Das SL selbst entscheidet nicht darüber, ob es “frisst” oder “schläft”.

    Stimmt genau (Hawking Strahlung spielt schon deswegen keine Rolle, weil die Strahlung des kosmischen Hintergrunds viel stärker ist und somit mehr Beitrag zum Wachstum des SL leistet, als die Hawking-Strahlung zu dessen Schrumpfung, soweit es makroskopische SLs betrifft – und andere haben wir noch nicht gesehen.

    dann stellt sich die Frage, warum nun wieder Materie in seine Nähe gekommen ist. Welche Abläufe in der Nähe des SL sorgen dafür, dass nach hunderttausenden oder Millionen von Jahren plötzlich wieder Masse in seine Nähe gerät?

    Was supermassive SLs im Zentrum von Galaxien betrifft: zum Einen können sich in der Nähe des SL immer mal Sterne begegnen und dabei der eine oder andere in die Nähe des SLs geraten (während ein anderer weiter nach außen katapultiert wird, um die Gesamtenergie zu erhalten). Eine andere Möglichkeit ist die Kollision von Galaxien, bei der neue Sternströme, aber auch Gas durch die Galaxie laufen und in die Nähe des SLs geraten können. Außerdem sinken typischerweise die supermassiven SLs der Galaxien im Zentrum zusammen und verschmelzen irgendwann. Das dauert alles natürlich ein wenig.

    Stellare SLs können hin und wieder einen Kometen oder Asteroiden schlucken. In Binärsystemen gibt es manchmal Massentransfers, wenn das SL und der Partnerstern dicht genug stehen und der Partnerstern zum Roten Riesen expandiert. Cygnus X-1, das erste entdeckte SL, ist genau so ein Fall. Der Materialfluss muss nicht kontinuierlich sein, manche Riesensterne pulsieren (wie die Mira im Walfisch, die allerdings keinen SL-Begleiter hat). Damit kann das SL auch aus- und angeschaltet werden. Im Artikel hier geht es aber nicht um stellare SLs, sondern um supermassive, aber der Vollständigkeit halber wollte ich diesen Fall nicht unerwähnt lassen.

  35. #36 Alderamin
    16. Januar 2018

    @tomtoo

    Aber sowas gibts wirklich ?!!

    Jo, und das sind auf den ersten Blick ganz gewöhnliche sonnenähnliche Sterne. Es ist heute noch nicht ganz klar, warum manche von denen Superflares verursachen. Man weiß heute nicht viel mehr als in dem Artikel beschrieben ist. Schnelle Rotation scheint es zu begünstigen (trifft aber nicht für alle Fälle zu) und heiße Jupiter könnten auch eine Ursache sein.

    Aber unsere Sonne, wie auch fast alle anderen sonnenähnlichen Sterne, sind friedlich. Sonst wären wir nicht hier.

  36. #37 tomtoo
    16. Januar 2018

    OT
    Bin echt ganz froh, das wir in so einem ruhigen Vorörtchen wohnen. Kaum Stress, kaum Ärger : )
    Je mehr man lernt über das Universum, desto angenehmer empfindet man diese Ruhe
    ; )