Blick auf den Jet und den Schatten des Schwarzen Lochs von M87.
Copyright: R.-S. Lu (SHAO), E. Ros (MPIfR), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
Shanghai (China) – Erstmals ist es Astronomen gelungen, den Schatten eines Schwarzen Lochs im Zentrum einer fernen Galaxie abzulichten, während dieses einen mächtigen Partikeljet ausstößt. Dank der neuen Aufnahme können Wissenscahftler und Wissenschaftlerinnen besser verstehen, wie Schwarze Löcher solch energiereiche Jets ausstoßen können.
Wie das internationale Team um Ru-Sen Lu vom Shanghai Astronomical Observatory aktuell in einem Forschungsartikel berichtet, stammen die Beobachtungen bereits von 2018 und wurden mit Teleskopen des Global Millimeter VLBI Array (GMVA), des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) und des Greenland Telescope (GLT) durchgeführt.
Hintergrund
Die meisten Galaxien beherbergen ein supermassereiches Schwarzes Loch in ihrem Zentrum. Schwarze Löcher sind zwar eigentlich dafür bekannt, dass sie Materie in ihrer unmittelbaren Umgebung verschlingen und ihnen selbst das Licht nicht entkommen kann, dennoch können auch gewaltige Materieströme wieder ausstoßen, die dann weit über die Galaxien hinausreichen, in denen sie sich befinden.
Diese künstlerische Darstellung zeigt ein sich schnell drehendes supermassereiches schwarzes Loch, das von einer Akkretionsscheibe umgeben ist. Diese dünne Scheibe aus rotierendem Material besteht aus den Überresten eines sonnenähnlichen Sterns, der durch die Gezeitenkräfte des schwarzen Lochs auseinandergerissen wurde. Das schwarze Loch ist beschriftet und zeigt die Anatomie dieses faszinierenden Objekts. (Klicken Sie auf die Bildmitte, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen.
Copyright: ESO
Wie Schwarze Löcher solche gewaltigen Jets erzeugen, stellt seit langem eine Herausforderung für die Astronomie dar. „Wir wissen, dass Jets aus den Regionen um schwarze Löcher herausgeschleudert werden“, sagt Ru-Sen Lu vom Shanghai Astronomical Observatory in China, „aber wir verstehen immer noch nicht ganz, wie das eigentlich geschieht. Für eine direkte Untersuchung müssen wir den Ursprung des Jets so nah wie möglich am schwarzen Loch beobachten.“
Das nun veröffentlichte Foto zeigt nun exakt diesen Vorgang zum ersten Mal. Auf der Aufnahme zu sehen, ist der Prozess, wie sich die Basis eines Jets mit der Materie verbindet, die um ein supermassereiches Schwarzes Loch herumwirbelt. Das Ziel ist die Galaxie M87, die sich 55 Millionen Lichtjahre entfernt in unserer kosmischen Nachbarschaft befindet und ein Schwarzes Loch beherbergt, das 6,5 Milliarden Mal massereicher ist als unsere Sonne, erläutert die Pressemitteilung der an den Beobachtungen beteiligten Europäischen Südsternwarte (ESO).
Schon zuvor war es war es gelungen, die Region in der Nähe des Schwarzen Lochs und den Jet separat abzubilden. Nun aber ist es das erste Mal, dass beide Merkmale gemeinsam zu sehen waren. „Diese neue Aufnahme vervollständigt das Bild, indem sie die Region um das Schwarze Loch und den Jet gleichzeitig zeigt“, fügt Jae-Young Kim vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Deutschland hinzu.
Künstlerische Darstellung des schwarzen Lochs in der Galaxie M87 und seines mächtigen Jets (Illu.).
Copyright: S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
Das Bild wurde mit dem GMVA, ALMA und dem GLT aufgenommen, die ein Netzwerk von Radioteleskopen rund um den Globus bilden, das so zu einem virtuelles Teleskop von der Größe der Erde zusammenarbeitet. Ein solch großes Netzwerk kann sehr kleine Details in der Region um das Schwarze Loch von M87 erkennen.
Die neue Aufnahme zeigt den Materiestrom, der in der Nähe des Schwarzen Lochs entsteht, sowie den sogenannten Schatten des Schwarzen Lochs. Dieser „Schatten“ entsteht, wenn die Materie das Schwarze Loch umkreist, erwärmt wird und dabei Licht abstrahlt. Das Schwarze Loch beugt und fängt einen Teil dieses Lichts ein, sodass von der Erde aus gesehen eine ringförmige Struktur um das schwarze Loch entsteht. Die Dunkelheit in der Mitte des Rings ist der Schatten des Schwarzen Lochs, der erstmals 2017 vom Event Horizon Telescope (EHT) abgebildet wurde. Sowohl dieses neue Bild als auch die Aufnahmen des EHT kombinieren Daten, die mit mehreren Radioteleskopen weltweit aufgenommen wurden. Das heute veröffentlichte Bild zeigt allerdings Radiostrahlung mit einer größeren Wellenlänge als das des EHT: 3,5 mm anstelle von 1,3 mm. „Bei dieser Wellenlänge können wir sehen, wie der Jet aus dem Emissionsring um das zentrale supermassereiche schwarze Loch austritt“, sagt Thomas Krichbaum vom MPIfR.
www.grenzwissenschaft-aktuell.de
+ HIER können Sie den täglichen kostenlosen GreWi-Newsletter bestellen +
Die Größe des vom GMVA-Netzwerk beobachteten Rings ist im Vergleich zum Bild des Event Horizon Telescope etwa 50 % größer. „Um den physikalischen Ursprung des größeren und dickeren Rings zu verstehen, mussten wir Computersimulationen verwenden, in denen wir verschiedene Szenarien getestet haben“, erklärt Keiichi Asada von der Academia Sinica in Taiwan. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das neue Bild mehr von dem Material zeigt, das auf das Schwarze Loch zufällt, als das, was mit dem EHT beobachtet werden konnte.
WEITERE MELDUNGEN ZUM THEMA
Fernstes Schwarzes Loch feuert direkt Richtung Erde 1. Dezember 2022
Haben wir bereits Wurmlöcher entdeckt, nur noch nicht erkannt? 15. November 2022
Nur 1.600 Lichtjahre entfernt: Gaia-Observatorium offenbart das der Erde nächstgelegene Schwarze Loch 6. November 2022
Ruhendes Schwarzes Loch außerhalb unserer Galaxie entdeckt 21. Juli 2022
Astronomen könnten erstmals frei durchs All treibendes Schwarzes Loch entdeckt haben 12. Juni 2022
Event Horizon Telescope liefert erste Aufnahmen vom Schwarzen Loch im Zentrum unserer Galaxie 12. Mai 2022
Recherchequelle: ESO
© grenzwissenschaft-aktuell.de
