Magnetisierendes Massemonster
ALMA bringt starkes Magnetfeld in der Nähe eines supermassereichen schwarzen Lochs zum Vorschein.
Wissenschaftler haben mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array am Rand des Ereignishorizonts eines supermassereichen schwarzen Lochs ein extrem starkes Magnetfeld aufgespürt, das alle bisher im Zentrum einer Galaxie gemessenen Felder bei weitem übertrifft. Diese neuen Beobachtungen helfen Astronomen dabei, Struktur und Entstehung dieser massereichen Bewohner von Galaxienzentren und die doppelseitigen relativistischen Jets aus Plasma zu verstehen, die sie an ihren Polen ausstoßen.
Abb.: Gemäß der Faraday-Rotation ergibt sich für eine bestimmte Feldstärke und Elektronendichte gewissen Unterschiede in der Drehung der Schwingungsebene polarisierten Lichts. Für den aktiven galaktischen Kern von PKS 1830-211 ergaben sich damit Feldstärken von einigen Dutzend Gauß um den Fußpunkt der relativistischen Jets unweit des (zu groß dargestellten) Ereignishorizonts. (Bild: Vidal et al. / AAAS)
Supermassereiche schwarze Löcher, oftmals mit dem Milliardenfachen der Sonnenmasse, befinden sich im Herzen nahezu aller Galaxien im Universum. Sie können gewaltige Mengen an Materie in Form einer sie umgebenden Scheibe akkretieren. Aber die schwarzen Löcher verschlingen nur einen Teil davon, ionisierte Materie entkommt, beschleunigt auf nahezu Lichtgeschwindigkeit in Form eines Plasma-Jets. Dieser Vorgang ist noch nicht ausreichend verstanden, obwohl Forscher den Magnetfeldern nahe dem Ereignishorizont eine entscheidende Rolle in diesem Prozess zuschreiben.
Bis heute wurden nur schwache Magnetfelder weit entfernt von schwarzen Löchern – mit mehreren Lichtjahren Abstand – untersucht. Im Rahmen einer neuen Studie nutzten Astronomen der Chalmers University of Technology und des Onsala Space Observatory in Schweden nun ALMA, um Signale aufzuspüren, die direkt mit dem starken Magnetfeld unmittelbar am Ereignishorizont des schwarzen Lochs in der Galaxie PKS 1830-211 in Zusammenhang stehen. Das Magnetfeld befindet sich genau an der Stelle, an der Materie plötzlich in Form eines Jets davon rast.
Das Astronomenteam maß die Stärke des Magnetfeldes, indem es untersuchte, wie das Licht polarisiert ist. Ivan Marti-Vidal erklärt: „Wenn sie natürlichen Ursprungs ist, können wir Polarisation dazu verwenden, um Magnetfelder zu vermessen, da Licht seine Polarisation ändert, wenn es durch ein magnetisiertes Medium hindurchgeht. In diesem Fall war das Licht, des wir mit ALMA aufgenommen haben, durch die Materie direkt am schwarzen Loch hindurchgegangen, einem Ort voll von hochmagnetisiertem Plasma.“
Die Astronomen setzten ein neu entwickeltes Analyseverfahren für die ALMA-Daten ein und fanden so heraus, dass sich die Richtung der Polarisation der Strahlung gedreht hatte, die aus dem Zentrum von PKS 1830-211 kam. Dabei handelt es sich um die kürzesten Wellenlängen, die je in dieser Art von Beobachtung genutzt wurden, was es ermöglicht, die Region mit hoher Auflösung zu untersuchen.
„Wir haben klare Hinweise auf eine Polarisationsdrehung, die mehr als hundert mal so groß ist, wie die größte Änderung, die zuvor je im Universum gefunden wurde“, ergänzt Sebastien Muller. „Dank ALMA ist unsere Entdeckung ein großer Sprung, was die Beobachtung von Frequenzen angeht. Das gilt auch für die Entfernung vom schwarzen Loch, in der wir das Magnetfeld untersucht haben – in der Größenordnung von gerade einmal einigen Lichttagen vom Ereignishorizont. Diese Erkenntnisse und zukünftige Forschungen werden uns dabei helfen, zu verstehen, was wirklich in der unmittelbaren Umgebung des supermassereichen Schwarzen Lochs vor sich geht.“
ESON / CT
