Innerhalb der Astronomie sind Schwarze Löcher ein bekanntes wie spannendes Forschungsfeld, das Expert:innen noch immer vor jede Menge Rätsel stellt. Dazu zählte bislang, dass sie ab und zu ein helles Licht knapp außerhalb ihres Ereignishorizontes ausstrahlen. Die Ursache dafür war aber bis jetzt nicht bekannt. Doch nun gibt es eine Antwort.
Schwarze Löcher: Supercomputer machen Fund möglich
Die Vorgänge um Schwarze Löcher genau zu verstehen, gestaltete sich in der Vergangenheit als außerordentlich kompliziert. Insbesondere Modelle möglichst akkurat darstellen zu können, war aufgrund technischer Begrenzungen nur schwer machbar.
Doch nun haben sich Wissenschaftler:innen gleich mehrere Supercomputer für eine neue Simulation zu Hilfe genommen, um dem oben genannten Phänomen auf die Schliche zu kommen. Die Bilder der neuen Rechner erreichten hierbei eine 1000 Mal höhere Auflösung als bei jeder vorherigen Untersuchung.
Magnetfelder sind die Ursache
Dass mächtige Magnetfelder Schwarze Löcher umgeben, war schon lange bekannt. Nun konnten sie und ihre physikalischen Vorgänge so detailliert wie noch nie abgebildet werden. Dabei fand die Forschergruppe um Dr. Bart Ripperda heraus, dass diese auch für die Entstehung der Lichter verantwortlich sind. Tatsächlich entstehen sie, wenn Magnetfelder zuerst auseinanderfallen und sich dann wieder zusammensetzen.
Die durch diese Prozesse freiwerdende Energie lädt die umliegenden Photonen immens auf. Dieser Vorgang schießt dann einige von ihnen direkt in den Ereignishorizont. Andere verschlägt es ins All in Form von Leuchtgeschossen, wie die Forscher:innen in der Simulation beobachten konnten.
Materie aus der Akkretionsscheibe
Aber warum können Magnetfelder überhaupt zerfallen? Auch dafür gibt es jetzt auf Basis der Beobachtungen einen Erklärungsansatz: In der sogenannten Akkretionsscheibe sammelt sich Material an. Die Akkretionsscheibe ist eine Scheibe, die sich um ein zentrales Objekt dreht und Materie Richtung Zentrum transportiert. Auch bei Schwarzen Löchern ist dies grundsätzlich der Fall, allerdings wandert hier die Materie zu den „Polen“ des jeweiligen Lochs.
Magnetfeldlinien werden von dieser Materie beeinflusst und versuchen, sich mit ihr zu bewegen. Dabei zerfallen einige dieser Magnetfeldlinien, die sich wiederum potenziell mit anderen neu verbinden können. In manchen Fällen entstehen durch diese Vorgänge Taschen mit Materie, die von externen Kräften abgeschirmt sind. Und einige von ihnen geraten wie in der Simulation zu sehen war als Lichter ins All.
Noch gibt es keine konkreten Daten, um die Simulation und damit die Theorie auch wirklich testen zu können. Dafür wurde jüngst ein neuartiges Schwarzes Loch entdeckt. Für Überraschungen sorgen sie also auch weiterhin.
Quelle: „Black Hole Flares: Ejection of Accreted Magnetic Flux through 3D Plasmoid-mediated Reconnection“ (2022, IOP Science)