Astrophysik: Jets eines Schwarzen Lochs im Fokus
Einem internationalen Forscherteam unter Führung der Doktorandin Cornelia Müller (Universität Erlangen-Nürnberg) gelang unter Beteiligung von Wissenschaftlern des Bonner Max-Planck-Instituts für Radioastronomie eine spektakuläre Nahaufnahme des uns nächstgelegenen extrem massereichen Schwarzen Lochs. Die Forscher untersuchten das Zentrum der Radiogalaxie Centaurus A in nur zwölf Millionen Lichtjahren Entfernung, die ein Schwarzes Loch mit der 50-millionenfachen Masse der Sonne beherbergt. Die erhaltenen Daten zeigen zwei entgegengerichtete stark gebündelter Materieströme, die in unmittelbarer Nähe des Schwarzen Lochs auf Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden.
© links: TANAMI; rechts oben: ESO/WFI (Optisch); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submillimeter); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (Röntgen) / Centaurus A / CC BY 4.0 CC BY (Ausschnitt)
Das Forscherteam beobachtete im Rahmen des TANAMI-Projekts Schwarze Löcher in den Zentren von aktiven Galaxien. Diese Schwarzen Löcher können Millionen- bis sogar Milliardenfach massereicher als unsere Sonne sein. Den Forschern gelang es, in ihrer neuen Aufnahme der Radiogalaxie Centaurus A Strukturen mit einer Größe von nur 0,04 Lichtjahren abzubilden. Das stellt einen neuen Rekord bei der Erforschung extragalaktischer Schwarzer Löcher dar.
Beim Einfall von Materie auf ein Schwarzes Loch wird eine enorme Energiemenge freigesetzt. Diese Energie kann einen Teil der einfallenden Materie bündeln und mit nahezu Lichtgeschwindigkeit wieder aus dem Einflussbereich des Schwarzen Lochs hinauskatapultieren. Wegen der starken Wechselwirkung dieser Jets mit dem umgebenden Gas spielen diese spektakulären Objekte eine wichtige Rolle bei der Entstehung und Entwicklung von Galaxien im Universum.
Das TANAMI-Team nutzt die Radioteleskope des Australischen "Long Baseline Array", die mit weiteren Teleskopen in Südafrika, Chile und der Antarktis zusammengeschaltet werden, um die qualitativ hochwertigsten Aufnahmen der hellsten Jets des Südhimmels zu erstellen. So entstehen mittels moderner Computermethoden Bilder mit der Schärfe eines einzigen Teleskops mit einer Öffnung von 10 000 Kilometern. Durch die Beteiligung der beiden deutschen Radioteleskope TIGO in Concepción, Chile und auf der Antarktisstation O'Higgins ließ sich seit 2008 die Bildqualität und Auflösung für TANAMI extrem steigern.
Faszinierenderweise senden solche Jets aber nicht nur Radiostrahlung aus, sondern auch höchstenergetische Gammastrahlung. Unklar ist jedoch, wo diese Gammastrahlung produziert wird. Nur in Centaurus A und nur mit TANAMI lässt sich derzeit die nötige Bildauflösung erreichen, um die in Frage kommenden Regionen ausreichend scharf abzubilden. Das TANAMI-Team wird mit kontinuierlich fortgeführten Überwachungsmessungen der Radiostruktur und der veränderlichen Gammastrahlung von Centaurus A, dem Ursprung dieser Gammastrahlung und weiteren Rätseln der Schwarzen Löcher auf der Spur bleiben.
"Die Untersuchung aktiver Galaxienkerne und Jets am Südhimmel im Rahmen des TANAMI-Projekts stellt eine hervorragende Ergänzung unserer Forschungsarbeit dar, die sich im Rahmen zahlreicher Beobachtungskampagnen des internatonalen VLBI-Netzwerks von Radioteleskopen bisher überwiegend am Nordhimmel abgespielt hat", sagt Prof. Anton Zensus, Ko-Autor der Veröffentlichung, der als Direktor am Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie die Forschungsabteilung Astronomie/Very-Long-Baseline Interferometrie leitet.
TANAMI, das "Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry", ist ein neues Forschungsprogramm zur Abbildung und Überwachung der Strukturen relativistischer Jets in den Kernen Aktiver Galaxien. Es wird mit dem australischen LBA (Long Baseline Array) sowie weiteren Teleskopen in Südafrika, Chile und der Antarktis durchgeführt. Dabei werden die Jets von Radiogalaxien südlich einer Deklination von -30 Grad bei den Frequenzen 8,4 und 22 Gigahertz mit einer Genauigkeit im Bereich von Millibogensekunden aufgelöst.
MPIfR/Red.
Beim Einfall von Materie auf ein Schwarzes Loch wird eine enorme Energiemenge freigesetzt. Diese Energie kann einen Teil der einfallenden Materie bündeln und mit nahezu Lichtgeschwindigkeit wieder aus dem Einflussbereich des Schwarzen Lochs hinauskatapultieren. Wegen der starken Wechselwirkung dieser Jets mit dem umgebenden Gas spielen diese spektakulären Objekte eine wichtige Rolle bei der Entstehung und Entwicklung von Galaxien im Universum.
Das TANAMI-Team nutzt die Radioteleskope des Australischen "Long Baseline Array", die mit weiteren Teleskopen in Südafrika, Chile und der Antarktis zusammengeschaltet werden, um die qualitativ hochwertigsten Aufnahmen der hellsten Jets des Südhimmels zu erstellen. So entstehen mittels moderner Computermethoden Bilder mit der Schärfe eines einzigen Teleskops mit einer Öffnung von 10 000 Kilometern. Durch die Beteiligung der beiden deutschen Radioteleskope TIGO in Concepción, Chile und auf der Antarktisstation O'Higgins ließ sich seit 2008 die Bildqualität und Auflösung für TANAMI extrem steigern.
Faszinierenderweise senden solche Jets aber nicht nur Radiostrahlung aus, sondern auch höchstenergetische Gammastrahlung. Unklar ist jedoch, wo diese Gammastrahlung produziert wird. Nur in Centaurus A und nur mit TANAMI lässt sich derzeit die nötige Bildauflösung erreichen, um die in Frage kommenden Regionen ausreichend scharf abzubilden. Das TANAMI-Team wird mit kontinuierlich fortgeführten Überwachungsmessungen der Radiostruktur und der veränderlichen Gammastrahlung von Centaurus A, dem Ursprung dieser Gammastrahlung und weiteren Rätseln der Schwarzen Löcher auf der Spur bleiben.
"Die Untersuchung aktiver Galaxienkerne und Jets am Südhimmel im Rahmen des TANAMI-Projekts stellt eine hervorragende Ergänzung unserer Forschungsarbeit dar, die sich im Rahmen zahlreicher Beobachtungskampagnen des internatonalen VLBI-Netzwerks von Radioteleskopen bisher überwiegend am Nordhimmel abgespielt hat", sagt Prof. Anton Zensus, Ko-Autor der Veröffentlichung, der als Direktor am Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie die Forschungsabteilung Astronomie/Very-Long-Baseline Interferometrie leitet.
TANAMI, das "Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry", ist ein neues Forschungsprogramm zur Abbildung und Überwachung der Strukturen relativistischer Jets in den Kernen Aktiver Galaxien. Es wird mit dem australischen LBA (Long Baseline Array) sowie weiteren Teleskopen in Südafrika, Chile und der Antarktis durchgeführt. Dabei werden die Jets von Radiogalaxien südlich einer Deklination von -30 Grad bei den Frequenzen 8,4 und 22 Gigahertz mit einer Genauigkeit im Bereich von Millibogensekunden aufgelöst.
MPIfR/Red.
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