Forscher kultivieren in Laboren Umgebungen von Schwarzen Löchern – „Wir stehen am Anfang des Möglichen“


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Schwarzes Loch im Weltraum
Der erste visuelle Beweis eines Schwarzen Lochs, angekündigt im Jahr 2019. © Event Horizon Telescope (EHT) / dpa

Einem Forscherteam in London ist es im Labor gelungen, eine Materiescheibe nachzubilden, die sich um ein Schwarzes Loch dreht. Damit sollen grundsätzliche Fragen beantwortet werden.

LONDON – Schwarze Löcher sind faszinierende kosmische Phänomene, aber schwer zu untersuchen. Forscher des Imperial College London haben nun eine innovative Methode entwickelt, um die unmittelbare Umgebung eines Schwarzen Lochs auf der Erde nachzubilden. Ein Schwarzes Loch ist von einer sogenannten Akkretionsscheibe umgeben, in der sich Materie ansammelt und zu einem extrem heißen Plasma wird. Auf Plasmascheiben wirken enorme Kräfte ein. Die Zentrifugalkraft drückt das Plasma nach außen, während die Schwerkraft des Schwarzen Lochs Materie nach innen zieht. Diese Kräfte gleichen sich gegenseitig aus.

Eine seit langem bestehende Forschungsfrage ist, wie Schwarze Löcher wachsen, obwohl Material von der Akkretionsscheibe nicht direkt in sie hineinfällt. Eine führende Theorie besagt, dass die Instabilität des Magnetfelds im Plasma dazu führt, dass Materie immer wieder ihren Weg zum Schwarzen Loch findet. Bisher war es jedoch schwierig, diese Theorie zu überprüfen. Frühere Experimente wurden mit flüssigem Metall und angelegtem Magnetfeld durchgeführt. Da sich diese Metalle jedoch in Röhren befanden, waren sie keine exakten Nachbildungen des frei fließenden Plasmas, das das Schwarze Loch umkreist.

Akkretionsscheiben kreisen um Schwarze Löcher – modelliert im Labor

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Vicente Valenzuela-Villaseca nutzte das MAGPIE-Instrument (Megaampere Generator for Plasma Implosion Experiments), um die Akkretionsscheibe genauer zu modellieren. „Indem wir verstehen, wie Akkretionsscheiben funktionieren, können wir nicht nur verstehen, wie Schwarze Löcher entstehen, sondern auch, wie Gaswolken kollabieren, um Sterne zu bilden, und sogar, wie Akkretionsscheiben funktionieren.“ eigene Sterne. Es handelt sich um ein Kernfusionsexperiment“, sagte Valenzuela Villaseca in einer Erklärung der Universität.

Der Forschungsgruppe gelang es, durch Beschleunigung und Kollision von acht Plasmastrahlen eine rotierende Säule aus Hochtemperaturplasma zu erzeugen. Obwohl das Experiment nur eine Umdrehung der Akkretionsscheibe abbilden konnte, konnten die Forscher bereits erste Erkenntnisse gewinnen. Das Plasma bewegte sich umso schneller, je weiter innerhalb des rotierenden Rings. Das Experiment der Forschungsgruppe dient als „Proof of Concept“ und zeigt, dass weitere Untersuchungen möglich sind. Bei längeren Plasmapulsen kann auch ein Magnetfeld hinzugefügt werden, um zu testen, wie es sich auf die Reibung im System auswirkt.

„Wir stehen erst am Anfang der Möglichkeit, diese Akkretionsscheiben auf völlig neue Weise zu beobachten“, betont Valenzuela-Villaseca und fügt hinzu: „Dazu gehören auch Experimente und Schnappschüsse von Schwarzen Löchern mit dem Event Horizon Telescope. Dadurch können wir unsere Theorie testen und sehen, ob sie mit astronomischen Beobachtungen übereinstimmt.“

Schwarze-Loch-Forschung: Die Forschung steht erst am Anfang

Die ersten Bilder eines Schwarzen Lochs vom Event Horizon-Teleskop, darunter das bahnbrechende Bild des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße, zeigen eine Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch. Allerdings befindet sich die Forschung noch in einem frühen Stadium und detaillierte Untersuchungen dieser Akkretionsscheiben könnten dazu beitragen, die Geheimnisse der Schwarzen Löcher und der im riesigen Universum ablaufenden Prozesse weiter zu entschlüsseln.

Dieser Artikel wurde von unserer Redaktion verfasst und nutzt maschinelle Unterstützung. Dieser Artikel wurde vor der Veröffentlichung von Redakteurin Tanja Banner sorgfältig geprüft.



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