SCHWARZE LÖCHER
Neue Beobachtungen bestätigen Einstein
von Stefan Deiters
astronews.com
1. Juli 2002

Wissenschaftler haben durch die Zusammenarbeit der Röntgenteleskope Chandra und XMM Newton beobachten können, wie Licht, das versucht aus der Nähe eines Schwarzen Lochs zu entkommen, Energie verliert. Der Fund bestätigt eine zentrale Vorhersage von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie.

Die Galaxie NGC 3516. Foto: Hubble Space Telescope / Matt Malkan Die direkte Umgebung eines Schwarzen Lochs in einer Computersimulation. Das schwarze Oval in der Mitte stellt den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs dar. Bild:  NASA

Schwarze Löcher sind wohl die Objekte im All, die die Phantasie der meisten Menschen beschäftigen. Ihre gewaltige Masse sorgt für eine so große Gravitationskraft, dass nicht einmal das Licht entkommen kann, wenn es einmal eine bestimmte Grenze - Ereignishorizont genannt - überschritten hat. Schwarze Löcher sind also im Prinzip unsichtbar, verraten sich aber durch ihre Wirkung auf ihre Umgebung: Das Material, das durch das Schwarze Loch angezogen wird, wird extrem heiß und sorgt so für eine intensive Strahlung, die man beobachten kann.

Die Erkundung der Region in unmittelbarer Nähe des Schwarzen Loches ist für Astronomen äußerst spannend: Durch die extreme Anziehungskraft des Schwarzen Loches sollten hier nämlich Raum und Zeit gekrümmt sein - so sagen es zumindest die auf den ersten Blick recht bizarr anmutenden Vorhersagen von Einsteins Relativitätstheorie voraus. Zudem dürfte sich in diesem Bereich ein turbulentes Gemisch aus Gas befinden, das um das Schwarze Loch in einer so genannten Akkretionsscheibe herumwirbelt.

Mit Hilfe der Röntgensatelliten XMM Newton und Chandra hat eine Gruppe von Astronomen nun diesen spannenden Bereich unter die Lupe genommen und eine Bestätigung für Einsteins Theorien entdeckt: Sie beobachteten eine bestimmte Linie im Spektrum des Lichts rund um das Schwarze Loch und errechneten, dass das Aussehen dieser Linie ein Ergebnis der Schwerkraft ist, die ein Teil der Energie des Lichts quasi abgezwackt hat. "Unsere Beobachtungen schließen eine Reihe anderer Erklärungen für das Aussehen der Eisen-Spektrallinie aus", so Dr. T. Jane Turner vom NASA Goddard Space Flight Center. "Sie zeigen, dass Einstein recht hatte."

Die Forscher beobachteten das Zentrum der Galaxie NGC 3516, die vermutlich ein supermassereiches Schwarzes Loch in ihrem Inneren verbirgt. Das Gas im Inneren leuchtet im Röntgenbereich, da es in der Nähe des Schwarzen Loches auf enorme Temperaturen aufgeheizt wird. Untersucht man nun das Spektrum des Lichts, das aus dem Zentrum der Galaxie kommt mit einem Spektrum, das man im Labor aufgenommen hat, fallen bestimmte Unterschiede auf: So betrachteten die Astronomen im aktuellen Fall eine Eisen-Emissionslinie, die nicht mehr ist als ein Ausschlag bei einer bestimmten Energie im Spektrum darstellt. Die Laborlinie sieht aber deutlich anders aus als jene, die man um NGC 3516 entdeckt hat, wofür es verschiedene Ursachen gibt: Beispielsweise den Doppler-Effekt, da sich Gas in einer rotierenden Scheibe einmal auf uns zu bewegen kann oder auch von uns weg.

Turner und ihre Kollegen fanden neben diesen recht kleinen "Störungen" auch eine deutlich breitere Komponente in der betrachteten Eisenlinie von NGC 3516, die auf die Anziehungskraft des Schwarzen Lochs zurückzuführen sein dürfte. "Genau die Kombination aus breiten und kleinen Charakteristika unterstützen Einsteins Theorie", so Turner. Doch nicht nur zur Bestätigung von Einstein sind die Beobachtungen mit den beiden Röntgensatelliten wertvoll: Sie liefern den Astronomen auch wertvolle Hinweise auf die Struktur der Akkretionsscheibe und der vorhandenen Magnetfelder in der Nähe des Schwarzen Lochs.