Mit Hilfe des NASA-Röntgenteleskops Chandra haben Wissenschaftler einen neuen kosmischen „Abluftschacht“ entdeckt, der heißes Gas von Sagittarius A* (Sgr A*), dem supermassiven Schwarzen Loch im Herzen unserer Milchstraße, ableitet.
Der neu entdeckte Schlot steht im Zusammenhang mit einer schornsteinähnlichen Formation, die rechtwinklig in der Scheibe der Milchstraße ausgerichtet ist. Die Chandra-Beobachtung zeigt, wie ein „Tunnel“ im Zentrum unserer Galaxie dazu beiträgt, Materie in die äußeren Regionen zu leiten.
Viele supermassereiche schwarze Löcher im Universum sind gefräßige Konsumenten von Gas und Staub und sogar von Sternen in ihrer Umgebung. Das supermassereiche Schwarze Loch im Herzen der Milchstraße, Sgr A*, ist dagegen ein Lichtfresser. Es verbraucht so wenig Materie, dass es sich, wäre es ein Mensch, alle eine Million Jahre von einem Reiskorn ernähren würde. Die Chandra-Beobachtungen könnten Aufschluss darüber geben, wie dieser wählerische kosmische Esser die Materie auswählt, die er verzehrt, und anderes Material zurückweist.
Der Schlot, der bei den Röntgenbeobachtungen des galaktischen Zentrums durch Chandra entdeckt wurde, befindet sich etwa 700 Lichtjahre vom exakten Zentralbereich der Region entfernt und an der Spitze des „Schornsteins“. Dieser Schlot wurde zuvor mit dem XMM-Newton der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) entdeckt, das wie Chandra das Universum im Röntgenlicht beobachtet.
Das Bild des galaktischen Zentrums zeigt blaue Röntgendaten von Chandra, die durch Beobachtungen des südafrikanischen Radioteleskops MeerKAT (rot) ergänzt wurden. Diese Radiowellendaten zeigen die Auswirkungen der Magnetfelder, die das Gas des Schornsteins einschließen.
Ein zusammengesetztes Bild des galaktischen Zentrums, das mit Daten von Chandra und MeerKAT erstellt wurde, zeigt die Position von Sgr A* und die Eruption, die von ihm ausgeht (Bildnachweis: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Chicago/S.C. Mackey et al.; Radio: NRF/SARAO/MeerKAT; Bildverarbeitung: NASA/CXC/SAO/N. Wolk)
Der neue Schlot ist im oberen Teil des Bildes als helle blau-weiße Narbe vor dunkelblauem Gas zu erkennen.
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In dem verbesserten Bild, das nur Chandra-Daten enthält, erscheinen weiße Rillen mit helleren Röntgenstrahlen. Das Forschungsteam vermutet, dass es sich dabei um die Wände eines zylindrischen Tunnels handelt, durch den sich heißes Gas nach oben und weg von Sgr A* sowie von seiner unmittelbaren Umgebung bewegt.
Der von Chandra beobachtete Materieausbruch von Sgr A* mit den „Wänden“ dieses Gastrichters, die durch helle Röntgenstrahlen als weiße Grate gekennzeichnet sind (Bildnachweis: NASA/CXC/Univ. of Chicago/S.C. Mackey et al.;)
Das Team, das hinter diesen Beobachtungen steht, hat eine Vorstellung davon, wie dieser Abluftschacht entstanden ist. Sie vermuten, dass heißes Gas, das durch den Schornstein strömt, auf kühleres Gas trifft, das sich ihm in den Weg stellt, wodurch Schockwellen entstehen, die zu helleren Röntgenstrahlen an den Wänden des Schlots führen. Die Forscher vermuten, dass die linke Seite des Schornsteins auf dem Bild heller erscheint als die rechte Seite, weil das nach oben strömende heiße Gas direkter und damit mit größerer Kraft auf die linke Seite der Schornsteinwand trifft.
Woher kommt dieser Strahl aus heißem Gas? Wissenschaftler vermuten, dass das supermassive Schwarze Loch ausbricht, wenn Materie in Richtung Sgr A* fällt, und dass diese Materie dann durch den Schornstein nach oben und entlang des Schlots nach außen gedrückt wird. Es bleibt jedoch noch zu klären, wie häufig Materie in Richtung Sgr A* fällt.
Forschungen, die vor diesen Erkenntnissen durchgeführt wurden, legen nahe, dass Sgr A* und seine Umgebung im galaktischen Zentrum alle paar Jahrhunderte dramatische Röntgeneruptionen erleben. Diese Röntgenfackeln könnten ein wichtiger Teil des Prozesses sein, bei dem heißes Gas von Sgr A* weggedrückt wird.
Sgr A* erlebt auch sehr viel seltenere Fütterungsereignisse, die eine wichtige Rolle bei dem gesamten Gasfiltrationsprozess spielen könnten. Es wird angenommen, dass das zentrale supermassereiche Schwarze Loch der Milchstraße etwa alle 20.000 Jahre einen unglücklichen Stern, der sich zu nahe an es herangewagt hat, zerreißt und verschlingt.
Diese Ereignisse, die als „Gezeitenstörungen“ oder „TDEs“ bezeichnet werden, führen zu einer explosiven Freisetzung enormer Energiemengen, die zusammen mit dem restlichen Sternenmaterial des zerfetzten Sterns, das Sgr A* als Nachtisch zurückweisen würde, durch den Schornstein des Schwarzen Lochs nach oben geschleust werden.
Eine von Experten begutachtete Version der Sgr A*-Forschung des Teams ist auf dem Dokumentenserver arXiv verfügbar.
