VLBA
Der zweite Jet von M87
Redaktion / MPG-Pressemitteilung
astronews.com
8. Oktober 2007

Die Galaxie M87 ist das Zentralobjekt des Virgo-Galaxienhaufens. Schon länger wissen die Astronomen von einem gebündelten Teilchenstrahl, der aus der Region des zentralen Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie stammt. Doch eigentlich sollte es noch einen zweiten dieser sogenannten Jets geben. Durch detaillierte Beobachtungen mit dem Very Long Baseline Array wurde dieser Counter-Jet nun aufgespürt.

Hinter der weißgelben Lichtquelle verbirgt sich das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M87. Zwei Jets schießen rechts und links davon in entgegengesetzte Richtungen nahezu mit Lichtgeschwindigkeit aus der Kernregion heraus. Bild: Y.Y. Kovalev, MPIfR Bonn  [Groß- und Gesamtansicht]

Im Sternbild der Jungfrau liegt eine besonders leuchtkräftige Galaxie: M87, die rund 50 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Die Umgebung des zentralen Schwarzen Lochs in dieser Galaxie hat das Forscherteam um Yuri Kovalev vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie jetzt näher untersucht. Durch Messungen mit einem Netzwerk von Radioteleskopen (der sogenannten Radiointerferometrie) entstand die bisher beste Radioaufnahme der Zentralregion der Galaxie.

Das daraus gewonnene Bild ist 50-mal schärfer als eine entsprechende Aufnahme mit dem Hubble Weltraumteleskop im sichtbaren Licht. Durch die Verbesserung der Auflösung und Empfindlichkeit wurde zum ersten Mal neben dem bereits bekannten Materialstrahl (einem sogenannten Jet) von M87, der sich über mehr als 5.000 Lichtjahre aus der Zentralquelle erstreckt, auch sein nach hinten ausgerichtetes Gegenstück sichtbar. Dessen Existenz wurde bisher nur theoretisch angenommen.

Schon 1781 wurde sie vom französischen Astronomen Charles Messier entdeckt: Die Galaxie Messier 87, kurz M87, ist das Zentralobjekt des Virgo-Galaxienhaufens. Mit einer Entfernung zur Erde von nur 50 Millionen Lichtjahren gehört sie zu den allerersten Galaxien, die als Quelle starker Radiostrahlung identifiziert wurden. Die Energie solch leuchtkräftiger Radiogalaxien stammt aus ihrem Kernbereich, in dem sich ein massereiches Schwarzen Loch befindet. Im Fall von M87 hat es die dreimilliardenfache Masse der Sonne.

Das Schwarze Loch wird von einer sehr schnell rotierenden Gasscheibe gefüttert, der sogenannten Akkretionsscheibe. Die dabei freiwerdende Energie treibt zwei Materiestrahlen (Jets) an, die senkrecht zur Ebene der Akkretionsscheibe in entgegengesetzte Richtung herausgeschleudert werden. Yuri Kovalev vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie und sein Forscherteam können nun erstmals beide Jets bei der Galaxie M87 nachweisen.

Bereits im Jahr 1964 hat der russische Astrophysiker Iosif Shklovsky vermutet, dass solche Jets den Nachschub liefern für ausgedehnte Plasmawolken, die auf entgegengesetzten Seiten der Zentralquellen von Radiogalaxien beobachtet werden. Diese Plasmawolken bestehen aus kleinsten, geladenen Elementarteilchen und erstrecken sich bis in Entfernungen von mehreren 100.000 Lichtjahren.

Die meisten Jets in solchen Radiogalaxien waren allerdings nur auf einer Seite zu sehen. Den Jet, der von der Erde wegschießt (Counter-Jet), konnten die Wissenschaftler auch bei der Galaxie M87 bisher nicht erkennen. "Mit unseren neuen Radiobeobachtungen können wir nun erstmals den viel schwächeren Counter-Jet in M87 nachweisen und damit Shklovskys theoretische Annahmen bestätigen", sagt Yuri Kovalev, der seine Dissertation in Russland innerhalb einer Forschergruppe durchgeführt hatte, die ursprünglich von Shklovsky begründet wurde.

Die neuen Beobachtungen des Zentralbereichs von M87 zeigen einen sehr stark gebündelten Düsenstrahl oder Jet und zusätzlich ein viel leuchtschwächeres Gegenstück, ausgehend von der entgegengesetzten Seite des Schwarzen Lochs. Die Aufnahmen der Forschergruppe wurden mit dem Very Long Baseline Array (VLBA) durchgeführt. Mit dem Teleskopnetzwerk des National Radio Astronomy Observatory haben die Wissenschaftler die Galaxie anhand ihrer Radiowellen bei einer Wellenlänge von zwei Zentimeter abgelichtet. Das daraus erstellte Bild ist 50-mal schärfer als Aufnahmen von M87 mit dem Weltraumteleskop Hubble im sichtbaren Licht. "Mit den Beobachtungen können sowohl die Struktur als auch die Dynamik des Jets in dieser nahen Radiogalaxie detailliert untersucht werden", sagt Anton Zensus, Direktor am Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

Das VLBA besteht aus zehn Einzelteleskopen, die auf dem nordamerikanischen Kontinent, sowie auf Hawaii und den amerikanischen Jungferninseln stehen. Dazu wurde noch ein Teleskop des Very Large Array (VLA) bei Socorro in New Mexico eingesetzt. Das Max-Planck-Institut für Radioastronomie ist am VLBA-Netzwerk beteiligt und nimmt mit dem 100-Meter-Radioteleskop Effelsberg regelmäßig an VLBA-Messungen teil. Dadurch ist es möglich, die Winkelauflösung der VLBA-Beobachtungen nochmals weiter zu vergrößern. "Wir haben die Absicht, mit dem Einsatz des 100-Meter-Teleskops ein noch detaillierteres Bild der Zentralquelle und damit beider Jets von M87 zu gewinnen", so Yuri Kovalev.