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Computermodellierung erklärt Beobachtungen am schwarzen Loch

Schwarzes Loch erzeugt Mega-Jet

Dr. Alejandro Cruz Osorio und Prof. Luciano Rezzolla am Institut für Theoretische Physik der Goethe-Universität ist es gemeinsam mit einem internationalen Wissenschaftsteam gelungen, ein theoretisches Modell zur Entstehung des Jets in der Riesengalaxie M87 zu entwickeln. Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie konnte damit erneut bestätigt werden.

55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Jungfrau liegt die Galaxie Messier 87 (M87), eine Riesengalaxie mit 12.000 Kugelsternhaufen, gegen die die 200 Kugelsternhaufen der Milchstraße eher bescheiden wirken.

Im Zentrum von M87 befindet sich ein schwarzes Loch von 6,5 Milliarden Sonnenmassen. Dieses schwarze Loch stößt mit nahezu Lichtgeschwindigkeit einen Plasmastrahl (auch Jet genannt) aus, mit einer Länge von 6.000 Lichtjahren.

Wie genau ein solcher Jet entsteht und was ihn über diese riesige Entfernung hin stabilisiert, ist bisher noch nicht erforscht. Dieses Phänomen modellierten jetzt theoretische Physiker der Goethe-Universität zusammen mit Wissenschaftlern aus Europa, den USA und China.

Dabei nutzten sie ausgefeilte dreidimensionale Supercomputer-Simulationen, die pro Simulation die gewaltige Menge von einer Million CPU-Stunden (CPU = Rechenkern eines Computers) verschlangen.

Das Ergebnis war ein Modell, bei dem die berechneten Werte für Temperaturen, Materiedichten und Magnetfeldern in hohem Maße mit den Werten übereinstimmten, die aus den astronomischen Beobachtungen errechnet wurden.

Daraus folgerten die Forscher, dass das supermassive Schwarze Loch in M87 wahrscheinlich stark rotiert und dass das Plasma im Jet stark magnetisiert ist, wodurch die Teilchen so stark beschleunigt werden, dass sie diesen Jet über Tausende von Lichtjahren bilden.

Prof. Luciano Rezzolla vom Institut für Theoretische Physik der Goethe-Universität Frankfurt meint: „Dass die von uns berechneten Bilder den astronomischen Beobachtungen so nahekommen, ist eine weitere wichtige Bestätigung dafür, dass Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie die genaueste und natürlichste Erklärung für die Existenz supermassereicher schwarzer Löcher im Zentrum von Galaxien ist. Zwar lassen unsere Berechnungen immer noch Raum für alternative Erklärungsmodelle, doch durch die Ergebnisse unserer Arbeit wird dieser Raum deutlich kleiner.”


Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Alejandro Cruz-Osorio

Institute for Theoretical Physics

Goethe University Frankfurt

Tel. +49 (69) 79847886

osorio@itp.uni-frankfurt.de

und

Prof. Dr. Luciano Rezzolla

Institut für Theoretische Physik

Goethe-Universität Frankfurt

Tel: +49 (69) 798-47871

rezzolla@itp.uni-frankfurt.de

Veröffentlicht über den Informationsdienst Wissenschaft e. V.

Bild: Alejandro Cruz-Osorio

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