Ein Rätsel von Schwarzen Löchern ist endlich gelüftet

Schwarze Löcher sind in der Regel schwarz. Dennoch kommt es immer wieder zu intensiven Lichtausbrüchen. Was der Auslöser dieser Flares war, war Forscher*innen bislang ein Rätsel.

Dank den Berechnungen eines Supercomputers konnte diese Frage nun aufgeklärt werden. Dabei wurden Magnetfelder von Schwarzen Löchern so detailliert modelliert, wie noch nie zuvor. Jene wurden als Ursache der superhellen Flares ausgemacht, wie aus einer Studie hervorgeht, die im Jänner im Fachmagazin The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurde. 

Wechselwirkung zwischen Magnetfeld und Material

Dass Schwarze Löcher von Magnetfeldern umgeben sind, weiß man schon lange. Die Schwierigkeit lag bislang in erster Linie darin, diese komplexen Strukturen zu modellieren, um genau zu verstehen, was dort vorgeht.

Konkret entstehen die Flares durch eine Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld und dem Material, das vom Schwarzen Loch “aufgefressen” wird. Das Feld wird dabei komprimiert, aufgebrochen und schließlich wieder aufgebaut.

Dabei werden Plasmapartikel mit hoher Geschwindigkeit entweder Richtung Loch oder Richtung Weltall geschleudert und Photonen aufgeladen. Genau an diesem Punkt entstehen die Flares.

Extrem genaue Simulation

Die extrem detaillierten Berechnungen konnten Forscher*innen ein bislang einzigartiges Verständnis davon geben, wie die Mechanismen zur Bildung der Flares führen. Die Simulation war in etwa 1.000 Mal genauer, als bisherige vergleichbare Berechnungen. 

„Ohne die hohe Auflösung unserer Simulationen könnten wir die Dynamik und die Substrukturen nicht erfassen“, sagt Bart Ripperda, Mitautor der Studie. „In Modellen mit niedriger Auflösung findet kein Wiederaufbau des Magnetfeldes statt, also gibt es keinen Mechanismus, der die Partikel beschleunigen könnte”, so der Wissenschaftler. 

Künftig erhofft er sich unter anderem durch das James Webb Teleskop noch genauere Daten über Schwarze Löcher und die darin ablaufenden Prozesse.