Strahlungsausbruch eines nahen Schwarzen Lochs

Nach 26 ruhigen Jahren zeigte das 7800 Lichtjahre entfernte Schwarze Loch V404 Cygni im Juni vergangenen Jahres zwei Wochen lang wieder heftige Strahlungsaktivität. Eine sofort eingeleitete weltweite Beobachtungskampagne zeigte, dass dieses Schwarze Loch nicht nur – wie bei aktiven Schwarzen Löchern üblich – stark schwankende Röntgenstrahlung emittierte, sondern auch sichtbares Licht. Die gesammelten Messungen lieferten neue Erkenntnisse über den Einfall von Materie in das Schwarze Loch. Ein internationales Forscherteam berichtet im Fachblatt „Nature“, dass die den Strahlungsausbruch auslösende Instabilität eine andere Ursache habe als bislang angenommen.

Zustrom von Materie auf ein Schwarzes Loch

„Es ist nicht die Stärke des Materiezustroms, die zu den starken Oszillationen der Strahlung führt, sondern das Fehlen eines ausreichenden Nachschubs an Materie“, schreiben Mariko Kimura von der Universität Kyoto in Japan und ihre Kollegen. V404 Cygni ist ein stellares Schwarzes Loch mit der neunfachen Masse unserer Sonne, also der Überrest eines sehr massereichen Sterns. Es bildet zusammen mit einem sonnenähnlichen Stern ein Doppelsystem mit einer Umlaufperiode von 6,5 Tagen. Von dem normalen Stern strömt Gas zum Schwarzen Loch hinüber und sammelt sich zunächst in einer rotierenden Materiescheibe, aus der es dann in das Schwarze Loch hinein fällt.

Bislang gingen die Astronomen davon aus, dass es immer dann zu Instabilitäten kommt, wenn der Materiezustrom einen kritischen Maximalwert – das Eddington-Limit – erreicht. Tatsächlich bestätigen Beobachtungen bei anderen Schwarzen Löchern, dass Strahlungsausbrüche auftreten, wenn sich viel Materie ansammelt, was unter Astronomen Akkretion genannt wird. Wie die Forscher nun zeigen, trifft dies jedoch auf den Ausbruch von V404 Cygni nicht zu: Der Zustrom von Materie war in dieser Zeit zehnmal geringer als in bisherigen Modellen angenommen.

Die Forscher sehen daher einen anderen Mechanismus am Werk. Von dem sonnenähnlichen Stern fließe, so argumentieren sie, zu wenig Gas ab, um den Raum zwischen dem Schwarzen Loch und dem Stern gleichmäßig zu füllen. Deshalb sei auch der Zustrom von der Akkretionsscheibe auf das Schwarze Loch ungleichmäßig, es komme zu Instabilitäten, die dann zur Aussendung von Röntgenstrahlung führe. Diese Röntgenstrahlung heize die gesamte Materiescheibe auf und rege diese im sichtbaren Licht zum Leuchten an. Dies bedingt den für die Forscher erfreulichen Nebeneffekt, dass der Ausbruch nicht nur mit speziellen Röntgenteleskopen vom Weltall aus beobachtbar war, sondern auch mit normalen Fernrohren auf der Erde. Sogar Hobby-Astronomen haben sich an der Beobachtungs-Kampagne beteiligt – bereits ein Teleskop mit einem Linsendurchmesser von zwanzig Zentimetern reichte aus, um das nahe Schwarze Loch zu beobachten.