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 Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau
17.11.2017 | Universität Ulm

nachricht Zwei verdächtigte Sterne unschuldig an mysteriösem Antiteilchen-Überschuss
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik

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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte