Der heiße Atem des galaktischen Zentrums
Fund nach einem halben Jahrhundert der Suche eröffnet neue Einblicke in die physikalischen Vorgänge im Zentrum der Milchstraße.
Gemäß der theoretischen Physik und dem Verständnis der Galaxienentwicklung sollten Schwarze Löcher, während sie Materie verschlingen, auch Winde oder Jets erzeugen. Selbst eine geringe Menge an Gas, die in ein Schwarzes Loch fällt, sollte genügend Energie erzeugen, um einen Großteil der nachfolgenden Materie nach außen zu drängen. Das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße, Sagittarius A* (Sgr A*), zeigte bislang aber weder Wind noch Jet. Nach mehr als fünfzig Jahren der Suche haben Astrophysiker der Northwestern University nun endlich Hinweise auf einen starken Wind entdeckt, indem sie den bislang detailliertesten Einblick in die Wechselwirkungen zwischen Sgr A* und seiner Umgebung sowie in die Veränderungen, die es dort bewirkt, lieferten. Dies eröffnet zudem neue Einblicke in die physikalischen Vorgänge im Zentrum der Milchstraße.
„Sofern sich ein Schwarzes Loch nicht in einem perfekten Vakuum befindet, muss es irgendwie einen Wind erzeugen“, sagte Mark Gorski von der Northwestern University, der die Studie mitgeleitet hat. „Und im Universum gibt es kein perfektes Vakuum. Dank neuer Beobachtungen hatten wir nun zum ersten Mal einen ausreichend klaren Blick, um die Spuren dieses Windes zu erkennen. Wir haben uns die Daten angesehen und gesagt: ‚Da ist es. Das ist das, wonach alle seit fünfzig Jahren gesucht haben.‘“
„Wir haben gezeigt, dass molekulares Gas, das sich ganz, ganz nah am Schwarzen Loch befindet, dieses mit Materie versorgt“, sagte Elena Murchikova, die die Studie gemeinsam mit Gorski leitete. „Der Wind ist nicht besonders stark, und seine Richtung ändert sich wahrscheinlich im Laufe der Zeit. Demnach ist unser Schwarzes Loch kein Einzelfall und dass auch unser Platz im Universum ist es nicht.“
Gorski, dessen Forschungsschwerpunkt auf der Entwicklung von Galaxien liegt, ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA) der Northwestern University. Murchikova, eine Expertin für die Astrophysik Schwarzer Löcher, ist Assistenzprofessorin für Physik und Astronomie am Weinberg College of Arts and Sciences der Northwestern University und Mitglied des CIERA.
Obwohl Schwarzen Löchern gerne unterstellt wird, alles zu verschlingen, was sich ihnen zu sehr nähert, ziehen sie tatsächlich nur Materie an, sondern stoßen auch Material aus. Seit Jahrzehnten sagen Theoretiker voraus, dass alle aktiv Materie ansammelnden Schwarzen Löcher mächtige Ausflussströme erzeugen. Während sich Materie spiralförmig auf ein Schwarzes Loch zubewegt, wird sie immer schneller – bis sie nahezu Lichtgeschwindigkeit erreicht. Dadurch entstehen genügend Energie und Druck, um einen Teil des heißen, schnell fließenden Materials in Form von Winden oder Jets nach außen zu schleudern.
Stabile Orbits um Sagittarius A*
Wo entspringt der Jet von M87?
Junge Sterne flitzen rasant um schwarzes Loch
Ein schwarzes Loch erwacht
Zwar haben Astronomen Hinweise auf frühere Ausbrüche von Sgr A* entdeckt, doch hatten sie Schwierigkeiten, aktuell stattfindende Ausflüsse nachzuweisen. Das Team der Northwestern führt dies darauf zurück, dass sich Sgr A* in einer ruhigeren Phase befindet und einfach unglaublich schwer zu beobachten ist.
„Um unser eigenes Schwarzes Loch zu beobachten, müssen wir durch die Ebene unserer Galaxie blicken“, sagte Murchikova. „Das bedeutet, wir müssen durch Gas, Staub und ionisierte Strukturen hindurchschauen, und das alles lässt sich nicht wirklich leicht durchdringen.“
Mit neuen Werkzeugen und Beobachtungen gelang es dem Team nun endlich, einen genaueren Blick darauf zu werfen. Mithilfe von fünf Jahren außerordentlich tiefgehender Beobachtungen der ALMA-Radioteleskope in Chile erstellten Gorski und Murchikova das schärfste Bild, das je von kaltem molekularem Gas rund um das Schwarze Loch erstellt wurde.
Das Bild zeigte das Gas, das sich unglaublich nah an Sgr A* befindet – in einer Entfernung von nur einem Parsec vom Schwarzen Loch. Anschließend wandte das Duo eine Kalibrierungsmethode an, um die hellen Radiosignale des Schwarzen Lochs zu entfernen. Das resultierende Bild ist 100-mal tiefer und 80-mal schärfer als frühere Karten dieser Region. Mit diesem Detailgrad wurden Strukturen sichtbar, die in früheren Beobachtungen völlig unsichtbar waren.
Doch ein neu entdecktes, unverkennbares Merkmal versetzte Gorski und Murchikova in Staunen. Ein riesiger, kegelförmiger Hohlraum – fast ein Parsec lang und 45 Grad breit – war völlig frei von kaltem molekularem Gas. Den Forschern zufolge könnte nur ein heißer, energiereicher Wind, der von Sgr A* weht, diesen ausgehöhlten Bereich geschaffen haben. Wo immer der heiße Wind hinweht, fegt er entweder kaltes Gas weg oder erhitzt es.
Anhand der Ausdehnung seiner Auswirkungen in einen nahegelegenen Strom ionisierten Gases schätzen die Astrophysiker, dass der Wind seit mindestens 20.000 Jahren aktiv ist. Die Entdeckung bestätigt zudem, dass Sgr A* im Vergleich zu den supermassiven Schwarzen Löchern im Zentrum anderer Galaxien relativ ruhig ist. [Northwestern U / dre]
Weitere Informationen
- Originalveröffentlichung
M. D. Gorski & L. Murchikova, The Discovery of an Active Wind from the Milky Way’s Central Black Hole, Astrophys. J. Lett. 1004(1), L7, 4. Juni 2026; DOI: 10.3847/2041-8213/ae63cf - Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA), Northwestern University, Evanston, IL
