Die Visualisierung eines Supercomputermodells zeigt, wie sich Positronen in der Nähe des Ereignishorizonts eines rotierenden Schwarzen Lochs verhalten.
Die Anziehungskraft eines Schwarzen Lochs ist so groß, dass selbst das Licht nicht entweichen kann, wenn es sich einer kritischen Entfernung nähert. Aber du hast eine Chance zu fliehen. Es stimmt, Sie müssen ein subatomares Teilchen sein.
Da Schwarze Löcher Materie in der Umwelt absorbieren, stoßen sie auch starke Strahlen heißen Plasmas mit Elektronen und Positronen aus. Bevor die Partikel den Ereignishorizont (Punkt ohne Rückkehr) erreichen, beginnen sie sich zu beschleunigen. Wenn sich diese Teilchen mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegen, prallen sie aus dem Ereignishorizont heraus und werden entlang der Rotationsachse des Schwarzen Lochs ausgestoßen.
Das Phänomen nennt man relativistische Jets. Dies sind gigantische und starke Partikelströme, die Licht aussenden. Wissenschaftler haben solche Jets seit Dutzenden von Jahren beobachtet, aber niemand versteht genau, wie außer Kontrolle geratene Teilchen die erforderliche Energie erhalten.
Um die Antwort zu finden, entwickelten die Forscher eine neue Reihe von Simulationen für einen Supercomputer, die zehn Jahre alte Theorien kombinierten, um neue Einblicke in die Plasmastrahlmechanismen zu erhalten, mit denen Energie aus den starken Gravitationsfeldern der Schwarzen Löcher gestohlen werden kann.
Die erste Simulation vereint die Theorie, die erklärt, wie elektrische Ströme um ein Schwarzes Loch in einem Jet Magnetfelder erzeugen, mit der Theorie, in der aufgezeigt wird, wie Teilchen, die den Ereignishorizont durchqueren, die Gesamtrotationsenergie eines Schwarzen Lochs reduzieren können. Das Modell musste nicht nur die Beschleunigung von Teilchen und das von relativistischen Strahlen ausgehende Licht berücksichtigen, sondern auch die Art und Weise, wie Positronen und Elektronen erzeugt werden (eine Kollision von hochenergetischen Photonen wie Gammastrahlen). Dies ist eine Paarbildung, die Licht in Materie umwandeln kann. Die Ergebnisse der neuen Modellierung weichen nicht radikal von den vorherigen Ergebnissen ab, bieten jedoch einige interessante Nuancen. Beispielsweise konnte ein großes Aggregat von Partikeln gefunden werden, deren relativistische Energien negativ sind, gemessen von Beobachtern fern von einem Schwarzen Loch. Wenn sie in ein Schwarzes Loch fallen, verringert sich dessen Gesamtenergie.
Darüber hinaus stehen Wissenschaftler vor einer Überraschung. Es stellte sich heraus, dass so viele Teilchen mit negativer Energie in das Schwarze Loch eindringen, dass die vom Fall extrahierte Energie mit der des umgebenden Magnetfelds vergleichbar ist. Wenn die Beobachtungen dies bestätigen, ist der Einfluss von Partikeln mit negativer Energie so stark, dass sich die Erwartungen hinsichtlich der Emissionsspektren von Schwarzlochstrahlen ändern können.
Das Team plant, die Modelle zu verbessern, indem die Daten mit realen Beobachtungen von Observatorien wie dem Event Horizon-Teleskop verglichen werden (Ziel ist es, die ersten Fotos eines Schwarzen Lochs aufzunehmen).
