Hell und Dunkel: Die Wolkenstrahlen des schwarzen Lochs

Die Sonne zeigt sich (zumindest hier südlich von Wien) momentan eher selten. Aber wenn sie doch mal zu sehen ist, dann kann man ab und zu auch das schöne Phänomen der „Wolkenstrahlen“ beobachten. Zum Beispiel bei Sonnenuntergang, wenn ein paar Wolken am Horizont stehen und die Sonne verdecken. Das Sonnenlicht wird durch die Atmosphäre gestreut und man sieht helle Strahlenbüschel zwischen denen der Wolkenschatten dunkle Bereiche verursacht. Solchen Wolkenstrahlen gibt es aber nicht nur auf der Erde. Man hat sie auch im All beobachtet. 156 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, in einer Galaxie mit der Bezeichnung IC 5063 und die Quelle der Lichtstrahlen ist dort kein Stern wie unsere Sonne sondern ein gigantisches schwarzes Loch.

Ok, das Licht um das es geht kommt nicht direkt aus dem schwarzen Loch. Aus einem schwarzen Loch kommt ja bekanntlich gar nichts raus und auch kein Licht. Aber, wie ich schon öfter erklärt habe ist die Umgebung eines schwarzen Lochs sehr oft enorm hell. Wenn sich nämlich in der Nähe eines schwarzen Lochs Zeug befindet, kann es leuchten. Und das „Zeug“ um das es hier geht ist Gas und Staub; das Material eben das sich überall zwischen den Sternen befindet oder das man kriegt, wenn Sterne auseinandergerissen werden. Was durchaus passieren kann, wenn man ein sehr großes schwarzes Loch mitten im Zentrum jeder Menge Sterne hat. Was bei IC 5063 der Fall ist, denn es handelt sich um eines der supermassereichen schwarzen Löcher die man im Zentrum jeder großen Galaxie finden kann. Und da im Zentrum einer Galaxie auch die Sterne sehr dicht aneinander stehen, gibt es dort auch viel Zeug.

Also: Um ein supermassereiches schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie kann sich eine große Scheibe aus Gas und Staub bilden. Durch die Gravitationskraft des Lochs wird das ganze Material sehr stark beschleunigt, dadurch aufgeheizt und es beginnt zu strahlen. Wie das bei IC 5063 aussieht hat sich das Hubble-Weltraumteleskop kürzlich mal angesehen. Nämlich so:

Das sieht auf den ersten Blick recht hübsch aus. Auf den zweiten Blick tut es das immer noch, was man aber auch sieht wenn man genauer hinschaut sind dunkle Strahlen die aus dem hellen Bereich in der Mitte kommen. Nur dass es eben keine „Dunkelstrahlen“ sind sondern Wolkenschatten. In der Mitte des Bildes befindet sich das schwarze Loch mit seiner hell leuchtenden Scheibe. Drum herum sind aber jede Menge Staubwolken weswegen wir das helle Zentrum nicht sehen.

WissenchaftlerInnen haben nun ein Szenario entwickelt um zu erklären was da genau abgeht („Crepuscular Rays from the Highly Inclined Active Galactic Nucleus in IC 5063“). Der ganze Staub blockiert nicht das komplette Licht des schwarzen Lochs (ja, ich weiß – aber ich schreib jetzt nicht jedesmal „Licht das aus der unmittelbaren Umgebung des schwarzen Lochs stammt). Der Staub ist ungleichmäßig verteilt und dort wo er besonders dicht ist, kommt das Licht nicht durch und es wird ein Schatten geworfen. Ein knapp 36.000 Lichtjahre langer Schatten! Den Schatten sehen wir als dunkle Strahlen im Bild, genau so wie wir die hellen und dunklen Wolkenstrahlen beim Sonnenuntergang auf der Erde sehen können.

Das ist nicht nur aus ästhetischer Sicht interessant. Eine genau Analyse der Verteilung von Licht und Schatten kann dabei helfen, die Struktur der nicht sichtbaren „Lichtscheibe“ um das schwarze Loch zu analysieren. Die Scheibe muss zum Beispiel recht dünn sein, damit ausreichend viel Licht durchkommt (ohne Licht gibt es ja keinen Schatten). Es könnte auch sein dass die Scheibe „Löcher“ hat, durch die das Licht hindurchstrahlen kann; verursacht durch die Wechselwirkung des ganzen Materials dort miteinander was am Ende zu einem „Verbiegen“ der Scheibe führt.

Übrigens: Entdeckt hat das Phänomen Judy Schmidt, eine Amateurastronomin und Künstlerin. Sie hat das Archiv der Hubble-Bilder regelmäßig nach schönen Aufnahmen durchsucht die sie künstlerisch nachbearbeiten kann. Dazu gehörte auch ein Bild von IC 5063 auf dem ursprünglich die dunklen Strahlen nicht sichtbar waren. Erst nachdem Schmidt ein wenig am Kontrast rumgespielt hat, wurden sie sichtbar. Sie veröffentlichte das Bild auf ihrem Twitter-Account, wo es der Astronom Peter Maksym sah und sofort damit anfing, die Sache wissenschaftlich zu untersuchen.

Die „Wolkenstrahlen“ des schwarzen Lochs sind eine – weitere – hervorragende Methode um Dinge sehen zu können, die man eigentlich nicht sehen kann. Und davon kann die Astronomie ja nie genug haben.