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Der Ursprung des Jets von Messier 87
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
astronews.com
28. Januar 2026
Mithilfe von Daten des Event Horizon Telescope von
Messier 87 gelangen nun neue Einblicke in die unmittelbare Umgebung
des zentralen supermassereichen Schwarzen Lochs der Galaxie. Von besonderem Interesse war
dabei der bislang unbekannte Ursprungsort des gewaltigen kosmischen Jets.
Detaillierte Modellrechnungen weisen auf den wahrscheinlichsten Ort.
Ein Bild des Weltraumteleskops Hubble von
der riesigen elliptischen Galaxie M 87 mit ihrem
Jet. Der sichtbare Teil dieses riesigen
Teilchenstroms erstreckt sich über etwa 3000
Lichtjahre. Bild: NASA,
ESA, A. Lessing (Stanford University), E. Baltz
(Stanford University), M. Shara (AMNH), J.
DePasquale (STScI) [Großansicht] |
Einige Galaxien stoßen aus ihrem Zentrum mächtige Ströme geladener Teilchen –
sogenannte Jets – in den Weltraum hinaus. Der markante Jet von Messier 87 (M 87)
im Sternbild Jungfrau ist über Entfernungen von 3000 Lichtjahren sichtbar und
lässt sich über das gesamte elektromagnetische Spektrum beobachten. Er wird von
der zentralen Maschine im Herzen der Galaxie angetrieben: dem extrem
massereichen Schwarzen Loch, das etwa sechs Milliarden Mal so massereich ist wie
unsere Sonne. Der genaue Ort, an dem Jets um das Schwarze Loch entstehen, ist
noch unbekannt. Mit Daten des Event Horizon Telescope (EHT) aus dem
Jahr 2021 hat ein internationales Forschungsteam nun erste Hinweise auf die
Basis des Jets in M 87 gefunden.
M 87*, das extrem massereiche Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M 87, ist
etwa 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Im Jahr 2019 gingen die
ersten Bilder seines Schattens und des leuchtenden Rings aus heißem Gas um ihn
herum um die Welt. Um solche Strukturen aufzulösen, müssen Radioteleskope auf
der ganzen Welt zu einem einzigen virtuellen Teleskop wie dem EHT kombiniert
werden. Diese Technik wird als Very Long Baseline Interferometry (VLBI)
bezeichnet.
Die auf diese Weise erzeugten Aufnahmen sind empfindlich für Strahlung auf
unterschiedlichen räumlichen Skalen, abhängig von den Abständen zwischen den
Teleskopen (Basislinien): Mit langen Basislinien von mehreren tausend Kilometern
lassen sich die kleinsten Strukturen – wie der leuchtende Ring – um M 87*
abbilden. Kurze Basislinien von einigen hundert Metern zeigen hingegen Strahlung
von viel ausgedehnteren Strukturen in M 87, beispielsweise dem Jet. Dafür
bleiben ihnen Details in der Nähe des Schwarzen Lochs verborgen. Mittellange
Basislinien mit einigen hundert bis einigen tausend Kilometern sind das wichtige
Bindeglied. Mit ihnen lässt sich eine Verbindung zwischen dem Material um das
Schwarze Loch und dem Jet herstellen.
Genau diese mittellangen Basislinien ermöglichten es dem Forschungsteam nun,
die wahrscheinliche Position der Jet-Basis zu bestimmen. "Diese Studie ist ein
erster Schritt, um theoretische Ideen über den Ursprung von Jets mit direkten
Beobachtungen zu verbinden. Das Identifizieren der möglichen Basis des Jets und
seiner Verbindung zum Schatten des Schwarzen Lochs fügt ein wichtiges Puzzleteil
hinzu und ermöglicht es, die Funktionsweise der zentralen Maschine besser zu
verstehen", erklärt Saurabh, der gerade am Max-Planck-Institut für
Radioastronomie (MPIfR) in Bonn seine Doktorarbeit schreibt.
Die Forschenden fanden Hinweise auf die Basis des Jets, indem sie die
Intensität der Radiostrahlung auf verschiedenen räumlichen Skalen verglichen
haben: Auf kurzen bis mittellangen Basislinien ist die gemessene Intensität
höher als auf langen Basislinien. Das bedeutet, dass das, was mit langen
Basislinien beobachtet wird – der leuchtende Ring aus heißem Gas um das Schwarze
Loch – nicht allein für die gemessene Radiostrahlung verantwortlich ist. Die
aktuellen Daten zeigen nun, dass ein Teil der fehlenden Strahlung auf
mittellange Basislinien entfällt. Eine mögliche Erklärung ist der Jet, der mit
dem EHT bei einer Radiofrequenz von 230 Gigahertz (GHz) bisher noch nicht
beobachtet wurde.
Bei den EHT-Beobachtungen aus den Jahren 2017 und 2018 fehlten die
mittellangen Basislinien, um einen Jet zu erkennen. Mit den kürzlich
veröffentlichten Daten konnte Saurabhs Team jedoch mit zahlreichen
Modellrechnungen zeigen, dass sich ein Teil der fehlenden Strahlung am besten
durch eine zusätzliche kompakte Region erklären lässt. Aus unserer Perspektive
ist diese etwa 0,09 Lichtjahre von M 87* entfernt und gehört zur Basis des Jets.
Die Position der kompakten Region scheint mit dem südlichen Arm eines Radiojets
übereinzustimmen, den Forschende im Jahr 2018 bei einer anderen Frequenz (86
GHz) entdeckten. "Wir haben den inneren Teil des Jets von M 87 viele Jahre lang
mit globalen VLBI-Experimenten beobachtet, wobei die Auflösung immer weiter
verbessert wurde, und schließlich gelang es uns 2019, den Schatten des Schwarzen
Lochs aufzulösen. Es ist erstaunlich zu sehen, dass wir diese bahnbrechenden
Beobachtungen über mehrere Frequenzen hinweg allmählich kombinieren können und
sich das Bild der Region, aus der der Jet startet, vervollständigt", sagt
Hendrik Müller vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO).
Beobachten von Radiostrahlung aus den Tiefen des Universums ist genau so
spannend wie herausfordernd. Viele Objekte und Phänomene – wie Staubscheiben in
jungen Sternsystemen, komplexe Moleküle oder Magnetfelder in unserer Galaxis –
geben ihre Geheimnisse nur bei diesen für das menschliche Auge unsichtbaren
Frequenzen preis. Ihre Strahlung ist jedoch so schwach, dass man sie nur mit
großem technischen Aufwand registrieren kann und vor der wissenschaftlichen
Analyse zunächst in mehreren Stufen verstärken muss.
Die aktuelle Studie zeigt, dass diese interessanten Strukturen um M 87*
sichtbar werden, wenn man bei Radiofrequenzen von 230 GHz mittellange
Basislinien verwendet. Allerdings sind weitere Beobachtungen mit dem EHT
erforderlich, um die Form des Jets genauer zu bestimmen. Mit diesen Daten werden
sich dann Strukturen wie die Jet-Basis nicht nur ableiten, sondern direkt
abbilden lassen. Das eröffnet wiederum neue Möglichkeiten, die unmittelbare
Umgebung extrem massereicher Schwarzer Löcher zu untersuchen und Theorien zur
Physik Schwarzer Löcher zu überprüfen. "Neue Beobachtungen, die derzeit mit
Unterstützung des MPIfR korreliert und kalibriert werden, werden bald durch das
Large Millimetre Telescope in Mexiko ergänzt. Dadurch wird eine noch
schärfere Sicht auf die Region möglich, aus der der Jet stammt", blickt
Sebastiano von Fellenberg vom MPIfR voraus.
Die Ergebnisse wurden in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift
Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
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