Sie können sich mit Entsetzen auf ein großes Fest vorbereiten, stellen sich aber Astrophysiker vor, die sich darüber wundern, wie ein supermassives Schwarzes Loch frisst.
Dies sind die massereichsten Objekte im bekannten Universum. Sie bewohnen die Zentren der meisten Galaxien und können die millionen- bis milliardenfache Sonnenmasse wiegen. In der Milchstraße befindet sich Schütze A, der sich im galaktischen Kern etwa 20.000 Lichtjahre von der Erde entfernt mit einer Masse versteckt, die 4 Millionen Mal so groß ist wie die Sonne. Obwohl wir über die Existenz dieser Gravitationsmonster Bescheid wissen, ist es für uns immer noch schwierig zu verstehen, wie sie zu solchen Größen heranwachsen und wie ihr Wachstum mit der Entwicklung ihrer Galaxien zusammenhängt.
Wir wissen jedoch, dass ein Objekt, das sich in einer gefährlich geringen Entfernung befindet, in den Zustand eines überhitzten Gases (Plasma) gerissen wird - wie ein extrem heißer kosmischer Smoothie, der einsatzbereit ist. Dieses Plasma verwandelt sich in eine Akkretionsscheibe und tritt langsam in den Horizont eines Ereignisses eines Schwarzen Lochs ein (die das Loch umgebende Grenze, an der die Gravitationskrümmungen des Raums so groß sind, dass selbst Licht nicht austreten kann). Sie haben erwartungsgemäß viel Strahlung. Diese starken Eigenschaften manifestieren sich in intensiven Radio- und Röntgenstrahlen und ihr Vorhandensein ist ein Signal dafür, dass das Schwarze Loch jetzt frisst. Obwohl ihre Physik verständlich aussieht, gibt es viele Objekte, die aktiv gespeist werden müssen, aber keine stark emittierenden Scheiben produzieren. Als ob sie einen Nachtsnack essen gehen und das Universum nichts davon weiß. Diese Situation tritt bei Schütze A auf. Obwohl er eine Akkretionsscheibe hat, nennen es Astronomen „Strahlung unwirksam“. Das heißt, es wird weniger Strahlung als erwartet erzeugt.
"Daher die Frage: Warum ist die Scheibe so ruhig?", Sagt der Astrophysiker Matthew Kuntz vom Department of Energy des Princeton Physical Plasma Laboratory (PPPL).
Um das Problem zu verstehen, schlug das Kunz-Team vor, sich auf die kleinen Bereiche der Akkretionsscheibe zu konzentrieren. Obwohl es zweifellos heiß und mit Partikeln gefüllt ist, deutet ihre Studie darauf hin, dass diese Scheibe relativ verdünnt ist (einzelne Protonen und Elektronen treffen selten aufeinander). Das Fehlen einer solchen Interaktion unterscheidet sie wahrscheinlich von anderen Festplatten.
Das klassische Scheibenmodell wurde nach der Formel der 1990er Jahre entwickelt, die das Plasma als elektrisch leitende Flüssigkeit mit stark wechselwirkenden Partikeln ansieht. Wenn Sie diese Formel jedoch auf die Scheibe von Schütze A anwenden, werden nicht die vom Modell vorhergesagten Emissionen erzeugt. Dies ist ein Problem, da nach unserem Verständnis die Flüssigkeit nicht kollidiert, was bedeutet, dass die Partikel nicht bis zum Ereignishorizont spiralförmig abwärts wandern können und das Loch hungert. Wenn Sie nur diesem Modell folgen, kann ein Schwarzes Loch im Allgemeinen niemals Materie in einer Scheibe absorbieren. So reproduzierte das Team in einer neuen Studie, die in der Zeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht wurde, die Bewegung einzelner Partikel, die ein Schwarzes Loch in einer Akkretionsscheibe umkreisen, ohne zu kollidieren, um schwache Spitzen zu erklären. Dazu muss man jedoch einen komplexen Code schreiben, der „genauere Modelle (im Vergleich zu astrophysikalischen Beobachtungen) liefert und die Strahlung eines Schwarzen Lochs im galaktischen Zentrum vorhersagt“, sagte Kunz.
Dank leistungsfähiger Computer kann dieser neue „kinetische“ Code erklären, wie ein solches supermassives Loch während seines Weltraumfestes so wenig Strahlung erzeugt.
