(Alexandr Gnezdilov Lichtmalerei/Getty Images) Schwarze Löcher sind leistungsstarke kosmische Motoren. Sie liefern die Energie hinter Quasaren und anderen aktiven galaktischen Kernen (AGNs). Dies ist auf die Wechselwirkung der Materie mit ihren starken Gravitations- und Magnetfeldern zurückzuführen.
Technisch gesehen a schwarzes Loch besitzt kein eigenes Magnetfeld, wohl aber das dichte Plasma, das das Schwarze Loch als Akkretionsscheibe umgibt. Während das Plasma um das Schwarze Loch wirbelt, erzeugen die geladenen Teilchen darin einen elektrischen Strom und ein Magnetfeld.
Die Richtung des Plasmaflusses ändert sich nicht spontan, daher könnte man davon ausgehen, dass das Magnetfeld sehr stabil ist. Stellen Sie sich also die Überraschung der Astronomen vor als sie Beweise sahen dass das Magnetfeld eines Schwarzen Lochs eine magnetische Umkehr erfahren hat.
Grundsätzlich kann man sich ein Magnetfeld als das eines einfachen Magneten vorstellen, mit einem Nord- und einem Südpol. Bei einer magnetischen Umkehrung ändert sich die Ausrichtung dieses imaginären Pols und die Ausrichtung des Magnetfelds. Dieser Effekt ist bei Sternen häufig.
Unsere Sonne kehrt ihr Magnetfeld alle 11 Jahre um, was den 11-Jahres-Zyklus von Sonnenflecken bestimmt, den Astronomen seit dem 17. Jahrhundert beobachten. Sogar die Erde erfährt alle paar hunderttausend Jahre eine magnetische Umkehrung.
Bei supermassereichen Schwarzen Löchern hielt man eine magnetische Umkehrung jedoch nicht für wahrscheinlich.
Im Jahr 2018 entdeckte eine automatisierte Himmelsuntersuchung eine plötzliche Veränderung in einer 239 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie. Die als 1ES 1927+654 bekannte Galaxie war im sichtbaren Licht um den Faktor 100 aufgehellt. Kurz nach seiner Entdeckung fing das Swift-Observatorium sein Leuchten im Röntgen- und Ultraviolettbereich ein. Eine Suche nach Archivbeobachtungen der Region ergab, dass die Galaxie gegen Ende 2017 tatsächlich aufzuhellen begann.
Damals ging man davon aus, dass diese schnelle Aufhellung durch einen Stern verursacht wurde, der nahe am supermassiven Schwarzen Loch der Galaxie vorbeizog. Eine solch enge Begegnung würde eine Gezeitenstörung auslösen, die den Stern auseinanderreißen und den Gasfluss in der Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs unterbrechen würde. Doch diese neue Studie wirft einen Schatten auf diese Idee.
Wie ein Schwarzes Loch eine magnetische Umkehrung erfahren könnte. (NASA Goddard/Jay Friedlander)
Das Team untersuchte Beobachtungen des galaktischen Flares im gesamten Lichtspektrum von Radio bis Röntgen. Dabei fiel ihnen unter anderem auf, dass die Intensität der Röntgenstrahlen sehr schnell abnahm. Röntgenstrahlen werden oft von geladenen Teilchen erzeugt, die sich in intensiven Magnetfeldern spiralförmig bewegen, was auf eine plötzliche Änderung des Magnetfelds in der Nähe des Schwarzen Lochs hindeutet.
Gleichzeitig nahm die Intensität des Lichts im sichtbaren und ultravioletten Bereich zu, was darauf hindeutet, dass Teile der Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs heißer wurden. Keine dieser Auswirkungen ist das, was man bei einer Gezeitenstörung erwarten würde.
Stattdessen passt eine magnetische Umkehrung besser zu den Daten. Wie das Team zeigte, schwächen sich die Felder zunächst an den Außenkanten der Akkretionsscheibe ab, wenn eine Akkretionsscheibe eines Schwarzen Lochs eine magnetische Umkehr erfährt. Dadurch kann sich die Festplatte effizienter erwärmen.
Gleichzeitig führt das schwächere Magnetfeld dazu, dass geladene Teilchen weniger Röntgenstrahlung erzeugen. Sobald das Magnetfeld seine Umkehrung abgeschlossen hat, kehrt die Scheibe in ihren ursprünglichen Zustand zurück.
Dies ist nur die erste Beobachtung der magnetischen Umkehrung eines galaktischen Schwarzen Lochs. Wir wissen jetzt, dass sie auftreten können, aber wir wissen nicht, wie häufig diese Umkehrungen vorkommen. Es bedarf weiterer Beobachtungen, um herauszufinden, wie oft das Schwarze Loch einer Galaxie zum Schalterbrecher werden kann.
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