Die Fütterung von Schwarzen Löchern ist einfach

Machen Sie sich Gedanken darüber, wie Sie Ihr Schwarzes Loch füttern, nachdem es erst einmal älter und größer geworden ist? Machen Sie sich keine Sorgen. Neue Daten von NASAs Chandra Röntgenteleskop zeigen, dass selbst die größten Schwarzen Löcher auf die gleiche Art Nahrung zu sich nehmen, wie die kleinsten es auch tun. Mit Hilfe von neuen Beobachtungen und einem detaillierten theoretischen Modell, verglich ein Forscherteam die Eigenschaften des Schwarzen Lochs in der Spiralgalaxie M81, mit kleineren, stellaren Schwarzen Löchern. Das Ergebnis zeigt, dass beide Arten gleich essen, und eine ähnliche Verteilung von Röntgenstrahlung, optischem Licht und Radiowellen hervorrufen. Diese Entdeckung stützt Einsteins Relativitätstheorie, die sagt, dass Schwarze Löcher jeder Größe, ähnliche Eigenschaften besitzen.

M81 befindet sich etwa 12 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Im Zentrum von M81 ist ein Schwarzes Loch, dass etwa 70 Millionen Mal massiver ist als unsere Sonne, und Energie sowie Strahlung hervorruft, während es Gas aus der zentralen Region der Galaxie, zu sich hin zieht.

Im Gegensatz dazu haben die so-genannten stellaren Schwarzen Löcher, die etwa 10 Mal mehr Masse als unsere Sonne haben, eine andere Nahrungsquelle. Diese kleineren Schwarzen Löcher erhalten neues Material, indem sie Gas von einem sie umkreisenden Begleitstern abziehen. Da die Schwarzen Löcher unterschiedlicher Größe in unterschiedlichen Umgebungen gefunden wurden, stellte sich die Frage, ob sie auf verschiedene Arten mit neuem Material versorgt werden.

"Wenn wir uns diese Daten anschauen zeigt sich, dass unser Modell sowohl für das gigantische Schwarze Loch im Kern von M81 funktioniert, als auch für die kleineren Jungs", sagt Michael Nowak vom Massachusetts Institute of Technology. "Alles um dieses große Schwarze Loch herum sieht genauso aus, außer dass es 10 Millionen Mal größer ist."  

Eine der Ergebnisse von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie ist es, dass Schwarze Löcher einfache Objekte sind, und nur ihre Masse und Drehgeschwindigkeit die Raum-Zeit beeinflussen. Die neue Forschung deutet darauf hin, dass diese Einfachheit trotz komplizierten Umgebungsbedingungen existiert.

Das Modell, dass Markoff und ihre Kollegen für die Untersuchung der Schwarzen Löcher nutzten, nimmt eine schwache Scheibe aus Material an, die um das Schwarze Loch kreist. Diese Struktur würde hauptsächlich Röntgenstrahlung und optisches Licht hervorrufen. Ein Gebiet aus heißem Gas, um ein Schwarzes Loch herum, würde im ultravioletten und Röntgenbereich sichtbar sein. Eine großer Anteil von Radio- und Röntgenlicht stammt von Jets, die vom Schwarzen Loch produziert wurden. Um die sich überschneidenden Quellen des Lichts zu unterscheiden, benötigt man Beobachtungen bei mehreren Wellenlängen. 

Unter den aktiven Schwarzen Löchern, ist das in M81 eines der am schwächsten strahlenden, wahrscheinlich weil es "unterversorgt" ist. Es ist jedoch eines der hellsten von der Erde aus sichtbaren, weil es relativ nah ist, weshalb auch qualitativ hochwertige Beobachtungen an ihm vorgenommen werden können. 

"Es sieht so aus, als ob unterversorgte Schwarze Löcher, in der Praxis die einfachsten sind, einfach weil wir näher an das Schwarze Loch heran beobachten können", sagt  Andrew Young von der University of Bristol in England. "Es sieht nicht so aus als ob es sie kümmert, woher sie ihre Nahrung bekommen."
Diese Arbeit sollte nützlich für die Vorhersage der Eigenschaften einer dritten, unbestätigten Klasse, von so-genannten Schwarzen Löchern mittlerer Masse, sein. Deren Größe liegt zwischen den Massen der stellaren und supermassiven Schwarzen Löcher. Es wurden bereits einige Mitglieder dieser Klasse identifiziert, aber bisher sind die Aussagen kontrovers, so dass spezifische Vorhersagen der Eigenschaften dieser Schwarzen Löcher sehr nützlich wären.

Zusätzlich zu Chandra waren drei Radio Arrays (das Giant Meterwave Radio Teleskop, das Very Large Array und das Very Long Baseline Array), zwei Millimeter Teleskope (das Plateau de Bure Interferometer und das Submillimeter Array) und das Lick Observatorium für den optischen Bereich, an dieser Beobachtung von M81 beteiligt. Die Ergebnisse dieser Untersuchung werden in der nächsten Ausgabe des Astrophysical Journal erscheinen.