Woraus die Jets schwarzer Löcher bestehen
Stellares schwarzes Loch schleudert in den stark gebündelten Materistrahlen Protonen mit zwei Dritteln der Lichtgeschwindigkeit ins All.
Sowohl stellare als auch supermassereiche schwarze Löcher treiben relativistische Jets an. Wie viel Energie diese stark gebündelten Materiestrahlen transportieren – und damit auch, wie stark sie ihre Umgebung beeinflussen – hängt davon ab, woraus sie bestehen. Sicher ist bislang, dass die Jets freie Elektronen enthalten, aber trotzdem elektrisch neutral sind. Als positiv geladener Ausgleich kommen entweder Positronen oder eine baryonische Komponente infrage, also Protonen und Ionen.
Abb.: Ein schwarzes Loch entreißt einem Stern Materie. Diese sammelt sich in einer Akkretionsscheibe, ein Teil wird in eng gebündelten Jets wieder ins All geschleudert. (Bild: R. Lanfranchi)
Sowohl theoretische Betrachtungen als auch Beobachtungen – insbesondere bei Röntgen-Doppelsternen, deren eine Komponente ein stellares schwarzes Loch ist – haben bislang zu widersprüchlichen Antworten auf die Frage geführt, ob die Jets eine baryonische Komponente enthalten. Der einzige sichere Nachweis von Baryonen, hier Protonen, gelang bislang bei dem „Mikro-Quasar“ SS 433. SS 433 ist mit seiner extrem hohen Akkretionsrate jedoch ein Ausnahmeobjekt und daher vielleicht nicht typisch für schwarze Löcher in Röntgen-Doppelsternen.
Einem internationalen Forscherteam um María Díaz Trigo von der Europäischen Südsternwarte ESO in Garching bei München und James Miller-Jones vom International Centre for Radio Astronomy Research im australischen Perth gelang nun der Nachweis einer baryonischen Komponente in den Jets des Röntgen-Doppelsterns 4U 1630-47, bei dem es sich um ein typisches System mit einem stellaren schwarzen Loch handelt.
Bei simultanen Beobachtungen im Radiobereich mit dem Australia Telescope Compact Array und im Röntgenbereich mit dem europäischen Röntgensatelliten XMM-Newton während eines Strahlungsausbruchs von 4U 1630-47 konnte das Team die typische Strahlung von elektrisch positiv geladenen Nickel- und Eisen-Ionen nachweisen, die sich mit zwei Dritteln der Lichtgeschwindigkeit in entgegengesetzte Richtungen vom schwarzen Loch fortbewegen. Die Forscher folgern daraus, dass die Strahlung aus den beiden Jets stammt, die von den beiden Polen des schwarzen Lochs aus ins All schießen.
Da das akkretierte Gas überwiegend aus Wasserstoff und Helium mit nur kleinen Beimengungen von schwereren Elementen besteht, ist also auch für die Jets ein hoher Anteil an ionisiertem Wasserstoff zu erwarten. Das liefert nach Ansicht der Forscher auch einen Hinweis auf die Entstehung der Jets: Es sei wahrscheinlicher, dass baryonische Jets von der Akkretionsscheibe angetrieben werden als durch die Rotation des schwarzen Lochs.
Rainer Kayser
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