Tiefer Blick ins Innere von Perseus A
Hochaufgelöstes Bild zeigt Entstehung von Jets in der Umgebung eines schwarzen Lochs.
Einem internationalen Forscherteam ist es gelungen, neu gebildete Plasmajets in der Umgebung eines massereichen schwarzen Lochs im Zentrum einer aktiven Galaxie mit bisher unerreichter Genauigkeit abzubilden. Die Kombination von miteinander vernetzten Teleskopen auf der Erde und im Weltraum ermöglichte die Auflösung der Jetstruktur auf nur einige Hundert Schwarzschildradien oder zwölf Lichttage von der Startposition des Jets.
Abb.: Künstlerische Darstellung der Radioteleskope im Weltraum und auf dem Erdboden, die bei der Beobachtung von NGC 1275 beteiligt waren. Das daraus erhaltene Radiobild zeigt einen neu geformten Jet mit einer Länge von etwa drei Lichtjahren. Die im Bild sichtbar werdenden Details sind kleiner als die Ausdehnung der Oortschen Kometenwolke rund um unser Sonnensystem. (Bild: P. R. Platania, INAF, IRA / ASC, Lebedev-
Schwarze Löcher mit einigen Milliarden Sonnenmassen treten in den Zentren von allen massereichen Galaxien auf. Von einigen dieser massereichen schwarzen Löcher gehen spektakuläre Plasmajets aus, die sich bis weit außerhalb der Grenzen ihrer Muttergalaxie erstrecken können. Wie diese Jets sich bilden, ist immer noch ein Rätsel. Eine der Hauptschwierigkeit bei dessen Lösung liegt darin, dass es bisher nicht möglich war, die Strukturen der vom schwarzen Loch ausgehenden Jets genügend nahe am Startpunkt abzubilden. Das ist erforderlich für einen direkten Vergleich der Beobachtungen mit theoretischen Rechnungen und Computermodellen zur Entstehung der Jets.
Dem Team gelang es jetzt, Bilder des Jets im Umfeld des massereichen schwarzen Lochs in der Galaxie NGC 1275, bekannt als Radioquelle unter der Bezeichnung Perseus A, in höchster Winkelauflösung zu erhalten. Damit können Strukturen im Jet zehnmal näher an der Zentralquelle räumlich aufgelöst werden als es vorher nur mit erdgebundenen Radioteleskopen möglich war – das lässt vorher nicht sichtbare Details direkt in der Region der Entstehung des Jets erkennen.
„Das Ergebnis ist erstaunlich. Es zeigt sich, dass die gemessene Breitenausdehnung des Jets wesentlich größer ist als von den zurzeit favorisierten Modellen zur Jetentstehung zu erwarten wäre. Danach entsteht der Jet direkt in der Ergosphäre, dem Bereich unmittelbar außerhalb des Ereignishorizonts eines rotierenden schwarzen Lochs, in dem der Raum selbst in eine Kreisbewegung um das schwarze Loch gezogen wird“, erklärt Gabriele Giovannini vom Nationalen Institut für Astrophysik in Italien.
„Das könnte andeuten, dass zumindest der äußere Teil des Jets von der Akkretionsscheibe ausgeht, die das schwarze Loch umgibt. Unsere Ergebnisse zeigen noch nicht schlüssig, dass die derzeitigen Modelle, in denen der Jet von der Ergosphäre ausgeht, falsch sind, aber sie ermöglichen den Theoretikern doch Einsichten in die Struktur der Jets nahe am Ausgangspunkt und damit Hinweise zur Weiterentwicklung der Modelle“, ergänzt Tuomas Savolainen von der Aalto-
Die Untersuchung zeigt weiterhin, dass die Jetstruktur in NGC 1275 deutlich von der Struktur des Jets in der relativ nahen Galaxie Messier 87 abweicht, der einzigen anderen Galaxie, in der die Struktur des Jets mit Beobachtungen entsprechend nahe am zentralen schwarzen Loch abgebildet werden konnte. Die Forscher glauben, dass die beobachtete Abweichung auf einen Altersunterschied zwischen den beiden Jets zurückgeführt werden kann. „Der Jet in NGC 1275 wurde vor gut zehn Jahren erst neu gestartet und ist immer noch in seiner Ausformung begriffen. Das bietet eine einzigartige Gelegenheit, das Wachstum des Jets an einem schwarzen Loch in einer sehr frühen Phase zu verfolgen“, erklärt Masanori Nakamura von der Academia Sinica in Taiwan.
Die deutliche Verbesserung in der Bildschärfe bei den Untersuchungen des Jets im Zentrum von NGC 1275 wurde ermöglicht durch das Weltraum-
MPIfR / RK
