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Astronomie+Physik

Strudel im Kosmos

Ein Forscherteam vom Harvard Smithsonian Center for Astrophysics hat erstmals die Geschwindigkeit bestimmt, mit der sich ein Schwarzes Loch um die eigene Achse dreht. Das etwa 14 Sonnenmassen schwere Objekt mit dem Namen GRS 1915+105 wirbelt demnach 950-mal pro Sekunde um sich selbst, berichten Jeffrey McClintock und seine Kollegen.

Die Forscher bestätigen damit die theoretische Vorhersage der Allgemeinen Relativitätstheorie, dass Schwarze Löcher sich sehr schnell drehen können. Bislang war es nicht möglich, diese Geschwindigkeit zu messen. Den Forschern gelang dies nun mit Hilfe des Nasa-Röntgenteleskops „Rossi“.

Ein rotierendes Schwarzes Loch versetzt die Raumzeit sozusagen in Bewegung, ähnlich wie ein Strudel in einer Badewanne. „Die Rotationsgeschwindigkeit des Schwarzen Lochs ist die Geschwindigkeit, mit der sich die Raumzeit am Ereignishorizont des Schwarzen Loches dreht“, erläutert Co-Autor Ramesh Narayan aus Harvard. Der Ereignishorizont ist der Punkt, jenseits dessen es kein Entkommen mehr von der unerbittlichen Anziehungskraft eines Schwarzen Lochs gibt.

Der Relativitätshteorie zufolge gibt es bei einem rotierenden Schwarzen Loch engere stabile Umlaufbahnen als bei einem Objekt, das sich nicht dreht. Im Fall von GRS 1915+105 würde der Ereignishorizont ohne Rotation einen Radius von 42 Kilometern haben, mit Rotation dagegen nur 21 Kilometer. Demzufolge kann sich heißes Gas in der Umgebung eines rotierenden Schwarzen Lochs näher an die kritische Grenze annähern, wird auf höhere Temperaturen aufgeheizt und sendet energiereichere Röntgenstrahlung aus.

McClintock und seine Kollegen bestimmten nun das Spektrum der Röntgenstrahlung, die die Gasscheibe um GRS 1915+105 aussendet. Daraus ermittelten sie die Rotationsgeschwindigkeit des Schwarzen Lochs. Ein Körper, der auf dem Ereignishorizont verweilen würde, würde sich demnach mit halber Lichtgeschwindigkeit bewegen. Das Schwarze Loch erreicht nach relativistischen Rechenregeln 98 Prozent der höchstmöglichen Rotationsgeschwindigkeit von 1.150 Umdrehungen pro Sekunde.

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Das Schwarze Loch GRS 1915+105 ? eines von gut zwei Dutzend bekannten stellaren Schwarzen Löchern, die ein Doppelsystem mit einem normalen Stern bilden ? ist den Astronomen schon früher aufgefallen, weil es regelmäßig so genannte Jets aussendet. Es befindet sich 35.000 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Adler. Ob die fast lichtschnellen Teilchenstrahlen und die rasch wechselnden Röntgenemissionen mit der Rotation zusammenhängen, müssen die Forscher noch klären.

Jeffrey McClintock (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics) et al: The Astrophysical Journal, Bd. 652, S. 518 Ute Kehse
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