Rückwärts Schwarze Löcher steuern das Schicksal der Galaxien

Das Zurückdrehen einer Reihe von Schwarzen Löchern könnte mysteriöse Plasmastrahlen erzeugen, die das Schicksal von Galaxien kontrollieren, vermuten die Wissenschaftler.

Im Zentrum von Galaxien haben Astronomen routinemäßig entdeckt, dass es sich um supermassive schwarze Löcher handelt, die Millionen bis Milliarden der Masse unserer Sonne sind. Ungefähr ein Hundertstel dieser Riesen spuckt Plasmastrahlen aus, die sich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken.

Diese Jets steuern, wie sich Sterne und andere Körper formen, indem sie riesige Mengen an Energie in das Universum injizieren. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Galaxienhaufen, den größten Strukturen im Universum. Es bleibt jedoch ein Rätsel, wie sich diese Jets bilden.

Um den Ursprung dieser mächtigen Jets zu untersuchen, verglichen Wissenschaftler mehrere Dutzend Galaxien, deren supermassive schwarze Löcher Jets zu anderen Galaxien spucken, deren schwarze Löcher dies nicht tun. All diese schwarzen Löcher haben Akkretionsscheiben? Gas- und Staubklumpen wirbeln in die Mäuler dieser dunklen Objekte. Wissenschaftler wissen seit langem, dass schwarze Löcher sich drehen.

Basierend auf Daten, die von einem japanischen Weltraumteleskop namens Suzaku gesammelt wurden, fanden Forscher heraus, dass sich Jets direkt außerhalb von Schwarzen Löchern bilden könnten, die sich in die entgegengesetzte Richtung von ihren Akkretionsscheiben drehen. Ein solcher retrograder Spin könnte die Raum-Zeit so verformen, dass die innersten Bereiche der Akkretionsscheiben nach außen drängen, was "zu einer Anhäufung von Magnetfeldern führt, die die Kraft zum Antrieb eines Jets liefern", sagte der Forscher Dan Evans am MIT Kavli-Institut Astrophysik und Weltraumforschung.

Die Wissenschaftler untersuchten das Licht der superglühenden Koronas von Akkretionsscheiben, die aus Plasma bestehen, das von Magnetfeldern erhitzt wird, die oberhalb und unterhalb der Scheiben liegen und diese sandwichartig umgeben. Diese Coronas erzeugen große Mengen von Röntgenstrahlen, die Suzaku erkennen kann.

Ein Teil des Lichts von den Coronas reflektiert von den Akkretionsscheiben, was zu einem ausgeprägten Muster führt, das als Compton-Reflexionshöcker bezeichnet wird. Der größte Teil der Röntgenstrahlung einer Korona sollte aus der Nähe des Schwarzen Lochs kommen, wo Materie von der Akkretionsscheibe am schnellsten und heißesten in das Schwarze Loch fällt. Daher sollte der Compton-Reflexionshöcker auch dort am auffälligsten sein.

Strahlemittierende schwarze Löcher hatten jedoch keinen Compton-Reflexionshöcker. Dies legt nahe, dass ihre Akkretionsscheiben keine inneren Regionen in der Nähe der schwarzen Löcher hatten, um Licht von der Korona zu reflektieren.

Diese Lücke in der Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs könnte aus einem Rückwärtswirbel resultieren.

Supercomputer-Modelle deuten darauf hin, dass beim Zusammenstoß von Galaxien die Verschmelzung von super-massereichen Schwarzen Löchern den resultierenden Riesen eine anständige Menge an Spin verleihen kann und abhängig von der Dynamik dieser Fusion? Wenn zum Beispiel Galaxien unterschiedlicher Größe kollidieren, könnte sich ein retrogrades Schwarzes Loch ergeben.

Spinnende schwarze Löcher ziehen Raumzeit um sie herum, und ein retrograder Spin würde die Bahn des innersten Teils der Akkretionsscheibe eines Schwarzen Lochs verdrängen.

"David Garofalo, ein Spezialist für allgemeine Relativitätstheorie in unserer Zusammenarbeit, kann dies beschreiben", sagte Evans. "Das Bild versucht, mit einem Bleistift in der Hand so nah an die Kante eines Deckenventilators zu kommen, ohne den Lüfter zu treffen. Es ist viel einfacher, sich zu nähern, wenn man sich mit dem Lüfter dreht und in die gleiche Richtung dreht Der Lüfter erzeugt einen saugenden Effekt: Wenn Sie sich in die entgegengesetzte Richtung bewegen und mit dem Drehsinn des Lüfters gegenläufig drehen, wird die Luft effektiv nach außen gedrückt, wodurch eine Gegenkraft entsteht, und Sie kommen viel weiter von diesem Lüfter entfernt. Das Gleiche passiert mit sich drehenden schwarzen Löchern, wo die Kraft, die du fühlst, ungefähr analog zum Wind ist. "

In der Zukunft sagte Evans, NASAs Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), ein Satellit, dessen Start für 2011 geplant ist, könnte den Astronomen helfen, dieses Rätsel um das Schwarze Loch zu lösen, das 10 bis 50 mal empfindlicher als die derzeitige Technologie ist.

Die Wissenschaftler präzisierten ihre Ergebnisse in der Ausgabe vom 10. Februar Astrophysikalisches Journal.