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 Lumineszierende Gläser als Basis neuer Leuchtstoffe zur Optimierung von LED
17.10.2019 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

nachricht Blindgänger mit Laser entschärft: Erfolgreicher Feldversuch zum Projektende
16.10.2019 | Laser Zentrum Hannover e.V.

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: Die schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination

Silberameisen gelten als schnellste Ameisen der Welt - obwohl ihre Beine verhältnismäßig kurz sind. Daher haben Forschende der Universität Ulm den besonderen Laufstil dieses "Wüstenflitzers" auf einer Ameisen-Rennstrecke ergründet. Veröffentlicht wurde diese Entdeckung jüngst im „Journal of Experimental Biology“.

Sie geht auf Nahrungssuche, wenn andere Siesta halten: Die saharische Silberameise macht vor allem in der Mittagshitze der Sahara und in den Wüsten der...

Im Focus: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Ein Marktplatz zur digitalen Transformation

18.10.2019 | Veranstaltungen

Wenn der Mensch auf Künstliche Intelligenz trifft

17.10.2019 | Veranstaltungen

Verletzungen des Sprunggelenks immer ärztlich abklären lassen

16.10.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Ein Marktplatz zur digitalen Transformation

18.10.2019 | Veranstaltungsnachrichten

Dehnbare Elektronik: Neues Verfahren vereinfacht Herstellung funktionaler Prototypen

17.10.2019 | Materialwissenschaften

Lumineszierende Gläser als Basis neuer Leuchtstoffe zur Optimierung von LED

17.10.2019 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics