Wie ein Schwarzes Loch strahlt: Experiment schlägt Theorie

Schwarze Löcher zu erforschen, ist schon aufgrund ihrer Natur schwierig. Man kann versuchen, sie in der Badewanne zu simulieren (funktioniert überraschend gut). Der häufig benutzte Weg besteht darin, Theorien darüber aufzustellen und diese dann anhand von Messungen zu prüfen. Auch das funktioniert aber nicht immer. Manchmal ist es aber möglich, die Verhältnisse rund um ein Schwarzes Loch auf der Erde nachzuempfinden. Genau das ist Forschern der Sandia-Labs jetzt mit ihrer „Z Machine“ gelungen, der stärksten Röntgenquelle der Erde. Das Experiment hat gleich mehrere Theorien über den Haufen geworfen, die Astrophysiker in den letzten zwanzig Jahren über den Aufbau Schwarzer Löcher entwickelt haben.

Das betriftt ganz konkret die Akkretionsscheibe, ein sich schnell drehende Plasma-Wolke, aus der das Schwarze Loch Material und Strahlung in sich einsaugt. Diese sollte, meinten Forscher bislang, auch Eisen-Ionen enthalten. Dass davon in der Praxis anhand der Röntgenspektren nichts zu sehen ist, erklärten sie mit einem speziellen Prozess, der resonanten Auger-Zerstörung. Demnach hüpfen die Elektronen eines Eisen-Ions unter den harten Bedingungen nahe eines Schwarzen Lochs nicht wie sonst von Energieniveau zu Energieniveau und geben dabei messbare Photonen ab. Stattdessen verschwinden Sie einfach auf Nimmerwiedersehen in der Dunkelheit des Alls und irren dort als einzelne Elektronen umher.

Die Sandia-Forscher haben nun die Bedingungen am Rande eines Schwarzen Lochs nachgebaut: Gleiche Röntgen-Intensität, ähnliche Temperaturen und Dichten, nur dass sie Silizium statt Eisen verwendeten. Silizium ist für die Auger-Zerstörung noch anfälliger als Eisen – die Forscher hätten also auf jeden Fall etwas messen müssen. Der Prozess trat jedoch nicht auf, Damit bleibt nur eine Folgerung: Dass man kein Eisen sieht, muss daran liegen, dass keines da ist. Die Astrophysiker werden sich also neue Modelle ausdenken müssen, in denen Eisenionen keine Rolle mehr spielen…

Die Z-Machine der Sandia-Labs (Bild: Randy Montoya)

 

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