Energiesparen mit Schwarzen Löchern - wissenschaft.de
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Astronomie+Physik

Energiesparen mit Schwarzen Löchern

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Chandra-Aufnahmen des heißen Gases in den Zentren der neun von den Forschern ausgewerteten Galaxien (Bild: NASA/CXC/Stanford U./S.Allen et al)
Schwarze Löcher sind die sparsamsten Motoren des Universums: Sie können Materie mit unglaublich hoher Effizienz in Energie umwandeln und übertreffen dabei beispielsweise Atomkraftwerke um mehr als das 20-fache. Das hat ein amerikanisch-britisches Astronomenteam mithilfe des Röntgenteleskops Chandra nachgewiesen. Die Aufnahmen von neun supermassereichen Schwarzen Löchern in den Zentren so genannter elliptischer Galaxien ermöglichten es den Wissenschaftlern dabei erstmals, das Verhältnis von zur Verfügung stehender Materie und ausgestoßener Energie direkt zu bestimmen. Gäbe es einen Automotor mit der gleichen Effizienz, könnte er mit einem Liter Benzin mehr als 410 Millionen Kilometer zurücklegen, berichtete Studienleiter Steve Allen von der Stanford-Universität auf einer Telekonferenz der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa.

Im Gegensatz zu früheren Untersuchungen beschränkten sich Allen und seine Kollegen nicht auf ein einzelnes Schwarzes Loch. Vielmehr werteten die Forscher die Daten von neun dieser Giganten aus, die 55 bis 440 Millionen Lichtjahre von der Milchstraße entfernt sind und deren Massen zwischen 200 Millionen und 3 Milliarden Sonnenmassen liegen. Diese sehr alten Schwarzen Löcher galten unter Astronomen eigentlich als langweilig, da sie im Gegensatz zu den aktiveren Quasaren nur sehr wenig Strahlung abgeben. Doch offenbar wurden sie bislang unterschätzt: „Wenn die Schwarzen Löcher ruhiger werden, verlieren sie anscheinend nicht ihre bisherige Effizienz, sondern wandeln die Materie nur in eine andere Art von Energie um“, erklärte Mitautor Chris Reynolds von der Universität von Maryland.

Die von den Forschern untersuchten Schwarzen Löcher sind von heißem Gas umgeben, das sich aufgrund der enormen Gravitation auf das Galaxienzentrum zu bewegt. Genau diese Materie ist der Treibstoff, der die Maschine am Laufen hält, erklärten die Forscher. Knapp außerhalb des so genannten Ereignishorizontes ? also des Bereichs, aus dem weder Materie noch Strahlung dem Schwarzen Loch entkommen können ? wird nämlich die Energie eines Teils dieses Gases freigesetzt und in Form von extrem energiereichen Teilchenstrahlen ins Universum geschleudert. „Diese Jets können eine Geschwindigkeit von mehr als 95 Prozent der Lichtgeschwindigkeit erreichen“, berichtete Reynolds.

Wie viel Energie diese Jets enthalten, konnten die Forscher anhand der Spuren berechnen, die sie bei ihrer Reise durch das heiße Gas rund um das Schwarze Loch hinterlassen: Sie verursachen dort riesige Blasen in der leuchtenden Materie, die auf den Chandra-Bildern deutlich zu erkennen waren. Aus diesem Wert und der Gesamtmenge an Materie in den Galaxienzentren war es den Astronomen schließlich möglich, die Energieeffizienz ihrer Studienobjekte zu ermitteln. Die Ergebnisse zeigten, dass die Schwarzen Löcher durch ihre effektive Energieproduktion unter anderem die Sternentstehung in ihrer direkten Umgebung regulierten, so die Forscher. Es seien jedoch auch eine ganze Reihe neuer Fragen aufgetaucht, die erst durch weitere Untersuchungen geklärt werden könnten.

Steve Allen et al.: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, in Press ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
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