Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Heißes und sehr heißes Gas um Schwarze Löcher

19.10.2001


Henk Spruit, Bernhard Deufel, Kees Dullemond


Abbildung 1: So etwa würde die Umgebung eines Schwarzen Lochs in einem Röntgendoppelstern nach der neuen Theorie aussehen. Die Akkretionsscheibe (braun und rot dargestellt) ist undurchsichtig und vergleichsweise kühl, mit Temperaturen bis 1 Million Grad. Näher am Loch im Zentrum gibt es ein sehr heisses, transparentes Gas (mehr als 100 Milliarden Grad, im Bild dargestellt durch den blauen `Dunst’). Im weissen Gebiet leuchtet die Scheibe auf durch die Wechselwirkung mit dem umgebenden blauen Dunst. In der Theorie spielt dieses Wechselwirkungsgebiet eine zentrale Rolle, und verursacht den grössten Teil der beobachteten Röntgenstrahlung.


Es gibt wahrscheinlich Milliarden Schwarzer Löcher in unserer Galaxis, die jedoch, weil schwarz, schwer zu entdecken sind. Sie verraten ihre Anwesenheit aber in spektakulärer Weise, wenn sie einen Begleitstern in der Nähe haben, der ihnen Masse spendiert. In diesem Fall werden Sie helle Röntgensterne: die enorm starken Schwerekräfte heizen das einfallende Gas dermassen auf, dass es in Röntgenstrahlen glüht.

Aber die Beobachtungen dieser Röntgenstrahlen geben einige schwierige Rätsel auf. Nach der gängigen Theorie erwartet man, dass das ins Loch strömende Gas eine undurchsichtige, leuchtende Scheibe bildet, eine sog. Akkretionsscheibe (Abb.1), mit einer Temperatur bis etwa 10 Millionen Grad. Die beobachteten Röntgenstrahlen zeigen, dass dies in den meisten Fällen nicht stimmt: das im Röntgenlicht strahlende Gas ist 1 Milliarde Grad heiss statt Millionen Grad, und transparent statt undurchsichtig. Es ist, als ob die inneren Teile der Akkretionsscheibe fehlen und ersetzt werden durch ein verdünntes, sehr heisses Plasma.



Die am Max-Planck-Institut für Astrophysik entwickelte neue Theorie erklärt nun, warum dies so ist. Sie beschreibt, wie die inneren Teile der kühlen Scheibe umgewandelt werden in ein heisses Plasma. Durch die Gravitationskräfte auf eine Temperatur über 100 Milliarden Grad geheizt, ist dieses Plasma in direktem Kontakt mit der kühlen Scheibe. Es heizt dessen Innenrand auf (weisse Gebiete in Abb.1), der dadurch in harten Röntgenstrahlen aufleuchtet (das Plasma selbst ist transparent und leuchtet nur schwach). Der wichtigste Teil der neuen Theorie erklärt nun, wie dieser Bereich `verdampfen’ kann, und wie das verdampfende Gas Teil des heissen Plasmas wird (in Abb.1 blau dargestellt). Schliesslich wird das Gas dann vom Schwarzen Loch geschluckt (s. auch die Skizze in Abb.2).

Abbildung 2: Skizze des Übergangs von einer kühlen Akkretionsscheibe in ein heisses `Zwei-Temperatur-Plasma’ (auch ’ion supported accretion flow’ oder ISAF). Die energetischen Ionen des ISAF heizen die kühle Scheibe (Ausschnitt rechts), und erzeugen dort harte Röntgenstrahlung. Diese geheizte Scheibe liefert auch die Masse für das Plasma im ISAF.


Das Schönste an der Theorie ist, dass sie nur Gebrauch macht von den schon lange bekannten Eigenschaften von ionisierten Plasmen, insbesondere von der Art, wie die Elektronen und Ionen eines sog. `Zwei-Temperaturen-Plasmas’ durch elektrische Kräfte Energie austauschen. Die Theorie ist eine ziemlich direkte Folge dieser Eigenschaften, aber eine, die bis jetzt übersehen wurde.



Abbildung 3: Wo ist in Bild 1 das Schwarze Loch? Es ist unsichtbar, denn weder reflektiert es Strahlung, noch strahlt es selbst. Der Ort des Lochs ist hier angedeutet durch eine gestrichelte Linie an der Stelle des sog. Horizontes. Dieser ist die letzte Fläche, von woher Strahlung aus der Umgebung des Lochs uns noch erreichen kann.


Weitere Informationen:

  • B. Deufel, C.P. Dullemond, H.C. Spruit, X-Ray spectra from accretion disks illuminated by protons, Preprint astro-ph/0108496

  • H.C. Spruit, B. Deufel, The transition from a cool disk to an ion supported flow, Preprint astro-ph/0108497


| Max-Planck-Institut für Astrophy
Weitere Informationen:
http://www.mpa-garching.mpg.de/HIGHLIGHT/2001/highlight0110_d.html
http://www.mpa-garching.mpg.de/

Weitere Berichte zu: ABB Akkretionsscheibe ISAF Röntgenstrahl Spruit

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie