Neue Bilder von Magnetfeldern in der Umgebung eines Schwarzen Lochs
Im Jahr 2019 erblickte die Welt erstmals das Bild eines Schwarzen Lochs und seines Schattens im Zentrum von Messier 87 (M87), einer Riesengalaxie, die etwa 54 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Heute wurde im Rahmen der Zusammenarbeit des internationalen Ereignishorizontteleskops (EHT), an der Forschende der EU-finanzierten Projekte AENEAS BLACKHOLECAM und RadioNet beteiligt sind, ein neues Bild vorgestellt: das supermassereiche Schwarze Loch in polarisiertem Licht. Die Polarisation von Licht kann hilfreiche Informationen über die Magnetfelder von Himmelsobjekten liefern. Konkret können Forschende hierdurch die Magnetfeldlinien kartieren, die am inneren Rand eines Schwarzen Lochs existieren. Da die Polarisation erstmals so nahe am Rand eines Schwarzen Lochs gemessen wurde, könnten die Astrophysikerinnen und Astrophysiker potenziell näher beleuchten, wie die M87-Galaxie einen hellen Jet aus Energie und Materie aus ihrem Kern abgeben kann. „Wir sehen jetzt das nächste entscheidende Puzzleteil für das Verständnis, wie sich Magnetfelder um schwarze Löcher herum verhalten und wie die Aktivität in diesen sehr kompakten Regionen des Weltraums starke Jets antreiben kann, die sich weit über die Galaxie hinaus erstrecken“, beobachtete Monika Mościbrodzka, Mitglied der EHT-Kollaboration, in einer Pressemitteilung, die auf der Website der Europäischen Südsternwarte veröffentlicht wurde.
Die Wechselwirkung von Materie am Rand des Schwarzen Lochs
Der Hochenergie-Jet, der aus dem Kern von M87 schießt, dehnt sich mindestens 5 000 Lichtjahre bei optischen Wellenlängen (und 100 000 Lichtjahre bei Radiowellenlängen) von dem Zentrum der Galaxie aus. Die Astronominnen und Astronomen haben verschiedene Modelle angewandt, um zu verstehen, wie sich Materie in der Nähe eines Schwarzen Lochs verhält. Sie verstehen allerdings noch nicht, warum Materie in das Schwarze Loch fällt oder wie ein Jet, der größer als die Galaxie ist, von einer zentralen Region gestartet wird, deren Größe dem Sonnensystem ähnelt. Das neue EHT-Bild des Schwarzen Lochs und seines Schattens in polarisiertem Licht hat einen wichtigen Blick auf den Bereich ermöglicht, in dem Materie in das Schwarze Loch fließt oder von dort austritt und in den Weltraum ausgestoßen wird. „Die Beobachtungen legen nahe, dass die Magnetfelder am Rand des schwarzen Lochs stark genug sind, um das heiße Gas zurückzudrängen und es dabei zu unterstützen, der Schwerkraft zu widerstehen. Nur das Gas, das durch das Feld schlüpft, kann sich spiralförmig nach innen zum Ereignishorizont bewegen“, erklärte Jason Dexter, der ebenfalls Mitglied der EHT-Kollaboration ist. Acht weltweite Observatorien beteiligten sich an der EHT-Beobachtungskampagne, darunter das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) und das Atacama Pathfinder Experiment (APEX) in Chile. „Durch den Einsatz von ALMA und APEX, die durch ihre südliche Lage die Bildqualität verbessern, indem sie dem EHT-Netzwerk eine zusätzliche geografische Erweiterung geben, haben europäische Forschende eine zentrale Rolle in der Forschung eingenommen“, erklärte Ciska Kemper von BLACKHOLECAM und RadioNet-Projektpartner Europäische Südsternwarte. „Mit seinen 66 Antennen dominiert ALMA die gesamte Signalsammlung im polarisierten Licht, während APEX für die Kalibrierung des Bildes entscheidend war.“ Die Ergebnisse der durch AENEAS (Advanced European Network of E-infrastructures for Astronomy with the SKA), BLACKHOLECAM (Imaging the Event Horizon of Black Holes) und RadioNet (Advanced Radio Astronomy in Europe) unterstützten Forschung werden in zwei wissenschaftlichen Publikationen präsentiert: „Polarimetric Properties of Event Horizon Telescope Targets from ALMA“ und „First M87 Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring“. Beide Publikationen sind in der Fachzeitschrift „The Astrophysical Journal Letters“ veröffentlicht. Weitere Informationen: AENEAS-Projektwebsite BLACKHOLECAM-Projektwebsite RadioNet-Projektwebsite
Schlüsselbegriffe
AENEAS, BLACKHOLECAM, RadioNet, Schwarzes Loch, Messier 87, M87, polarisiertes Licht, Ereignishorizontteleskop, EHT, Magnetfeld