12.08.2021 • AstronomieAstrophysik

Scharfer Blick ins Zentrum von Centaurus A

Position des supermassereichen schwarzen Lochs genau bestimmt.

In Radiobereich erscheint Centaurus A als eines der größten und hellsten Objekte am Nacht­himmel. Im Zentrum von Centaurus A liegt ein schwarzes Loch von 55 Millionen Sonnen­massen. Ein inter­nationales Forscher­team unter der Leitung von Michael Janssen vom MPI für Radio­astronomie in Bonn hat jetzt Daten von Beobach­tungen mit dem Event Horizon Telescope aus dem Jahr 2017 analysiert, um Centaurus A in vorher nicht erreichtem Detail abzubilden. „Das erlaubt uns zum ersten Mal, einen extra­galaktischen Radiojet auf Skalen zu unter­suchen, die kleiner sind als die Entfernung, die das Licht an einem Tag zurück­legt. Wir sehen hautnah, wie ein ungeheuer gewaltiger Jet, ausgehend von einem super­masse­reichen schwarzen Loch, geboren wird", sagt Janssen.

Abb.: Das Atacama Path­finder Experi­ment APEX, betrieben in einer...
Abb.: Das Atacama Path­finder Experi­ment APEX, betrieben in einer Kolla­bo­ra­tion von MPIfR, ESO und OSO, ist eines der acht Sub­milli­meter-Radio­tele­skope, die bei den Beob­ach­tungen von Centaurus A im Rahmen der 2017er Beob­ach­tungs­kam­pagne des EHT zum Ein­satz kamen. (Bild: C. A. Duran)

Centaurus A wurde bereits im Januar 2015 durch rekord­verdächtige Beobach­tungen mit einem einzigen Teleskop­paar bei einer Wellen­länge von einem Milli­meter erforscht, als es vom APEX-Teleskop und dem Radio­teleskop am Südpol gleich­zeitig beobachtet wurde. „Diese bahn­brechenden Beobach­tungen, aus denen wir nur die Kompakt­heit des Kerns der Quelle abschätzen konnten, haben den Weg zu dem Bild geebnet, das wir jetzt mit dem Einsatz des kompletten EHT-Netzwerks präsen­tieren können“, ergänzt Eduardo Ros, ebenfalls vom MPI für Radio­astronomie. Im Vergleich zu allen bisherigen hoch­auf­lösenden Beobach­tungen wird der in Centaurus A gestartete Jet mit einer zehnfach höheren Frequenz und sech­zehn­fach schärferen Auflösung abgebildet.

Supermasse­reiche schwarze Löcher, die sich im Zentrum von Galaxien wie Centaurus A befinden, nehme Gas und Staub aus ihrer Umgebung auf. Bei diesem Prozess werden gewaltige Mengen an Energie frei­ge­setzt, die Galaxie wird „aktiv“. Die meiste Materie, die sich in der Nähe des schwarzen Lochs befindet, fällt hinein. Ein Teil jedoch entkommt und wird weit hinaus ins All geblasen. Dabei entstehen „Jets“, stark gebündelte Materie­strahlen.

Astronomen versuchen mit unter­schied­lichen Modellen zu erklären, wie sich Materie in der Nähe eines schwarzen Lochs verhält. Aber sie wissen immer noch nicht genau, wie die Jets aus der Zentral­region der Galaxien gestartet werden und wie sie sich über Skalen erstrecken können, die ein gutes Stück größer sind als ihre Wirts­galaxien selbst. Mit dem EHT soll dieses Rätsel aufklärt werden.

Das neue Bild zeigt, dass der aus dem Inneren von Centaurus A gestartete Jet an den Rändern heller ist als im Zentrum. Dieses Phänomen ist von anderen Jets bekannt, wurde aber noch nie so ausgeprägt gesehen. „Jetzt können wir alle theore­tischen Jet-Modelle aus­schließen, die diese Rand­auf­hellung nicht repro­du­zieren können. Es ist ein auf­fälliges Beobach­tungs­merkmal, das uns helfen wird, Jets, die von schwarzen Löchern erzeugt werden, besser zu verstehen“, sagt Matthias Kadler von der Uni Würzburg.

Mit den neuen EHT-Beobach­tungen der Zentral­region von Centaurus A wurde die wahr­schein­liche Position des schwarzen Lochs am Start­punkt des Jets identi­fi­ziert. Basierend auf dieser Erkenntnis sagen die Forscher voraus, dass zukünftige Beobach­tungen bei noch kürzerer Wellen­länge und höherer Auf­lösung in der Lage sein werden, das zentrale schwarze Loch von Centaurus A abbilden zu können.

MPIfR / RK

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