gov-civil-vilareal.ptEin tiefer Blick in das Schwarze Loch einer nahegelegenen Galaxie zeigt den Startpunkt intergalaktischer Jets
>Das erstaunliche Event Horizon Telescope hat es wieder geschafft: Es hat gedauert außerordentlich hochauflösende Bilder der nahegelegenen Galaxie Centaurus A, die zwei Materialstrahlen enthüllen, die mit einem erheblichen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit vom supermassiven Schwarzen Loch in seinem Herzen wegschießen.
Das Event-Horizon-Teleskop Tatsächlich gibt es viele verschiedene Teleskope auf der ganzen Welt, die ein Objekt gleichzeitig beobachten und dann ihre Daten so kombinieren lassen, dass sie im Wesentlichen das Auflösungsvermögen eines Teleskops haben die Größe der Erde . Das gibt ihm ein unglaublich scharfes Sehvermögen, das entspricht, als ob man einen Cent auf der Oberfläche des Mondes sehen kann. Das Teleskop hat uns zuvor gezeigt der Schatten eines supermassiven Schwarzen Lochs in der Galaxie M87 das Magnetfeld des um sie herumwirbelnden Materials und auch ein Jet, der von einem weit entfernten Blazar ausstrahlt.
Centaurus A ist eine elliptische Galaxie, die etwas mehr als 12 Millionen Lichtjahre entfernt ist. Das ist uns im galaktischen Maßstab ziemlich nahe. Es ist auch das nächste aktive Galaxie für uns eines, bei dem das supermassive Schwarze Loch in seinem Zentrum aktiv Materie verschlingt und Strahlung aussendet.
Materie fällt nicht einfach in ein Schwarzes Loch und – boop! - verschwinden. Es sammelt sich in einer Scheibe um das Schwarze Loch herum, wie Wasser, das um einen Abfluss in einer Badewanne wirbelt. Reibung darin Akkretionsscheibe erhitzt das Material auf Millionen von Grad, und es glüht heftig und sendet Licht von Radiowellen bis hin zu Gammastrahlen aus. Das macht das Zentrum der Galaxie sehr hell, obwohl im Fall von Centaurus A ein dickes Staubband um die Mitte der Galaxie einen Großteil dieser Strahlung blockiert.
ein langer Weg zum Wasserstand
Centaurus A (oben links) ist eine elliptische Galaxie mit einem supermassereichen Schwarzen Loch in ihrem Zentrum, das Materiestrahlen aussendet. Verschiedene Teleskope ermöglichen es Astronomen, in die inneren Teile der Jets hineinzuzoomen (oben und Mitte rechts), wobei das Bild des Event Horizon Telescope (unten rechts) noch nie zuvor gesehene Details zeigt. Kredit: Radboud-Universität; CSIRO/ATNF/I. Feain et al., R. Morganti et al., N. Junkes et al.; ESO/WFI; MPIfR/ESO/APEX/A. Weiss et al.; NASA/CXC/CfA/R. Kraftet al.; TANAMI/C. Müller et al.; EHT/M. Janssenet al.
In vielen dieser Galaxien wird ein Magnetfeld in die Scheibe eingewickelt, wodurch zwei Wirbel wie kosmische Tornados erzeugt werden, die Material nach oben und von der Scheibe wegziehen, es auf extrem hohe Geschwindigkeiten beschleunigen und in den Weltraum schleudern können. In Centaurus A diese Balken, genannt Jets von Astronomen, bewegen sich mit Geschwindigkeiten bis zu 40% der Lichtgeschwindigkeit. Sie sind so mächtig, dass sie die Galaxie vollständig verlassen und sich über Hunderttausende von Lichtjahren erstrecken.
Zahlen in der Liebe
Die Physik, wie diese Strahlen fokussiert und weggeschossen werden, ist nicht gut verstanden, weshalb Astronomen sehr daran interessiert sind, die Zentren solcher Galaxien im Detail zu sehen. Und genau das bietet das Event Horizon Telescope.
Die beiden Jets sind zu sehen… obwohl sie aussehen wie vier Jets. Das ist eine Art Fata Morgana. Die Strahlen sind eigentlich Kegel, und sie sind kantenaufgehellt: Wenn wir in die Mitte eines Jets schauen, sehen wir nicht so viel Material durch wie wenn wir zum Rand schauen, daher erscheint es dunkler. Es ist, als würde man eine Seifenblase betrachten und sie als dünnen Kreis um den Rand herum sehen. Dies ist ein sehr häufiger Effekt bei astronomischen Objekten, die in der Mitte hohl sind.
Dünne kugelförmige Materialschalen im Weltraum können wie Ringe aussehen, weil wir mehr Material in der Nähe ihrer Kanten als durch die Mitte sehen, wodurch die Kante hell und die Mitte dunkler wird. Bildnachweis: Phil Plait
Der linke Jet ist mehr oder weniger auf uns gerichtet und der rechte weg. Der auf uns gerichtete sieht heller aus aufgrund eines Effekts namens relativistisches Strahlen . Es ist kompliziert, aber wenn sich etwas nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegt, wird das von ihm emittierte Licht in die Richtung gestrahlt, in die es sich bewegt. Das Licht des auf uns gerichteten Jets wird stärker auf uns gerichtet, sodass es heller aussieht, und das Licht des abgewandten Jets wird in eine von uns weg gerichtete Richtung fokussiert, sodass es schwächer aussieht.
Die Aufnahme des Event-Horizon-Teleskops der Jets in Centaurus A zeigt die Position des unsichtbaren supermassiven Schwarzen Lochs (Pfeil) an, dem Motor, der das Phänomen antreibt. Bildnachweis: EHT/M. Janssen et al., kommentiert von Phil Plait
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Eine sorgfältige Untersuchung der Geometrie der Jets zeigt die Position des ansonsten unsichtbaren zentralen supermassiven Schwarzen Lochs in Centaurus A, das benötigt wird, um zu verstehen, wie es die Jets startet. Eine Schlussfolgerung, die Astronomen daraus ziehen, ist, dass die Jets in Centaurus A denen der riesigen elliptischen Galaxie M87, dem früheren Ziel des Teleskops, sehr ähnlich sehen.
Schwarze Löcher aller Größen können Jets starten – von einigen Sonnenmassen bis hin zu Giganten mit Milliarden von Sonnenmassen – und einige Jet-Eigenschaften skalieren mit der Masse des Schwarzen Lochs. Das Schwarze Loch in Centaurus A hat ungefähr 55 Millionen Mal die Masse der Sonne, genau in der Mitte dieses Bereichs, und die Jets scheinen derselben Regel zu folgen. Das ist ein wichtiger Hinweis darauf, wie das alles funktioniert.
Centaurus A ist eine elliptische Galaxie mit einem breiten Staubring um ihre Mitte (möglich aufgrund einer kürzlichen Kollision mit einer anderen Galaxie) und ihr zentrales Schwarzes Loch stößt Materiestrahlen aus, die sich über Hunderttausende von Lichtjahren erstrecken. Das Event Horizon Telescope zeigt die Zentralregion in noch nie dagewesener Detailtreue. Kredit: Radboud-Universität; ESO/WFI; MPIfR/ESO/APEX/A. Weiss et al.; NASA/CXC/CfA/R. Kraftet al.; EHT/M. Janssenet al.
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Diese Bilder sind ein riesiger Sprung in der Auflösung, 16-mal besser als alle zuvor aufgenommenen Bilder. Aber auch höher aufgelöste sind noch möglich, das Schwarze Loch genau heranzoomen und möglicherweise seinen Schatten enthüllen , wie es das Event Horizon Telescope mit M87 tat. Das wird Astronomen dabei helfen, viel mehr zu erfahren, wie zum Beispiel, wie stark die Magnetfelder in der Nähe des Schwarzen Lochs sind, was direkt an der Basis des Jets passiert, wo er beschleunigt wird, wie viel Gas das Schwarze Loch umgibt (sowohl in der Scheibe als auch nur in der Lautstärke drumherum).
Dennoch sehen diese Bilder Merkmale mit einem Durchmesser von nur 15 Milliarden Kilometern, weniger als doppelt so groß wie die Umlaufbahn von Neptun! Wohlgemerkt, Centaurus A ist 120 Millionen Billionen Kilometer von uns entfernt , also das ist unglaublich.
Ich möchte anmerken, dass all diese Daten in nur etwa 105 Minuten der Beobachtung des Zentrums der Galaxie gewonnen wurden. Es ist eine erstaunliche Leistung und zeigt, dass noch viel mehr auf uns zukommt. Viele Astronomen hoffen, dass wir bald Beobachtungen des supermassereichen Schwarzen Lochs in unserer eigenen Galaxie erhalten.
Das ist aus verschiedenen Gründen eigentlich schwierig (zum Beispiel bewegt sich das Material schnell und die Helligkeit ändert sich auf kurzen Zeitskalen, was diese Beobachtungen erschwert), aber jedes Mal, wenn ich neue Bilder wie diese sehe, macht es mich noch mehr neugierig, unsere eigenen zu sehen lokales Monster. Hoffentlich bald!
