Helle „Knoten“ in einem Jet, der von einem nahen Schwarzen Loch ausgestoßen wird, scheinen sich bei verschiedenen Wellenlängen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu bewegen.(Bildnachweis: Verwendet unter einer CC-BY 4.0 Lizenz von D. Bogensberger et al. Astrophys. J. (2024) DOI: 10.3847/1538-4357/ad73a1)
Astronomen haben jahrzehntealte Daten des Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA durchforstet und dabei helle, klumpige Merkmale gefunden, die einen Energiestrahl kennzeichnen, der von einem nahen Schwarzen Loch ausgespuckt wird. Rätselhafterweise erreichen die „Knoten“ im Röntgenlicht eine höhere Geschwindigkeit als im Radiowellenbereich, so die Wissenschaftler.
„Die Röntgendaten zeichnen ein einzigartiges Bild, das man in keiner anderen Wellenlänge sehen kann“, sagte der Hauptautor der Studie, David Bogensberger, ein Astrophysiker an der Universität von Michigan, der die neue Studie leitete, in einer kürzlich veröffentlichten Pressemitteilung. „Wir haben einen neuen Ansatz zur Untersuchung von Jets gezeigt, und ich denke, es gibt noch eine Menge interessanter Arbeit zu tun.
Die Studie, die am 18. Oktober in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal veröffentlicht wurde, kommt zu einem Zeitpunkt, an dem die NASA ihre endgültige Entscheidung über Haushaltskürzungen hinauszögert, die das Schicksal des Observatoriums (das von einer vorzeitigen Schließung bedroht ist, nachdem sein Budget aufgrund der finanziellen Beschränkungen der Behörde gekürzt wurde) und der Röntgengemeinschaft, die sich in der Forschung auf es verlässt, bestimmen würden. Die NASA operiert weiterhin auf dem Niveau von 2024, obwohl am 1. Oktober ein neues Haushaltsjahr begonnen hat. Dies ist zum Teil darauf zurückzuführen, dass das Budget für 2025 vom Ergebnis der Präsidentschaftswahlen und dem Wechsel der Parteien im Repräsentantenhaus und im Senat abhängt, berichtet SpaceNews.
Astronomen betonen jedoch weiterhin den wissenschaftlichen Wert des Röntgenteleskops, das im Juli 25 Jahre alt wurde.
In der neuen Studie analysierten Bogensberger und sein Team zwei Jahrzehnte Chandra-Beobachtungen des aktiven supermassiven schwarzen Lochs, das im Herzen der Galaxie Centaurus A lauert, einem etwas unförmigen elliptischen Wirbel aus Gas und Staub, der etwa 12 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Mindestens einer der neu entdeckten „Jet-Knoten“ scheint sich mit 94 % der Lichtgeschwindigkeit fortzubewegen, was höher ist als die 80 % der Lichtgeschwindigkeit, die bei Radiobeobachtungen gemessen wurden, heißt es in der Veröffentlichung.
„Das bedeutet, dass sich die Jet-Knoten im Radio- und Röntgenbereich unterschiedlich bewegen“, so Bogensberger in der Erklärung. „Wir wissen noch viel zu wenig darüber, wie Jets im Röntgenbereich funktionieren.“
Die Galaxie Centaurus A wurde bereits Mitte des 18. Jahrhunderts entdeckt, aber erst ein Jahrhundert später wurden ihre Zwillingsjets mit den damals neuen Radioteleskopen sichtbar. Einer der Jets zeigt mit seiner nordöstlichen Seite zur Erde, während der andere, der so genannte Gegenjet, nach Südwesten gerichtet und deutlich schwächer ist, so die Studie.
Astronomen wissen, dass die Jets von Schwarzen Löchern durch Material angetrieben werden, das von den kosmischen Ungetümen aufgewirbelt und ausgestoßen wird, bevor es den Ereignishorizont erreichen kann – die Grenze um Schwarze Löcher, die alles, einschließlich Licht, für immer einschließt. Die vorherrschende Theorie geht davon aus, dass starke, chaotische Magnetfelder um das Schwarze Loch und der Spin des Ungetüms selbst eine wichtige Rolle spielen könnten.
Neben der Frage, wie die beobachteten Knoten entstanden sein könnten, sind die Forscher auch über ihre wechselnde Helligkeit verwundert. Während der zwei Jahrzehnte von 2002 bis 2022 wurde ein Knoten heller, während ein anderer schwächer wurde. Bereits 2009 beobachteten Astronomen denselben Trend bei Jet-Knoten, die von einem Monster-Schwarzes-Loch im Zentrum der Galaxie M87 ausgestoßen wurden, die sich etwa 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Jungfrau befindet. Aus unbekannten Gründen leuchteten diese Knoten über mehrere Jahre hinweg so hell, dass sie sogar den brillanten Kern der Galaxie überstrahlten, bevor sie in der Dunkelheit des Weltraums verschwanden.
Zukünftige Untersuchungen der Jets von Centaurus A und anderen Galaxien könnten Aufschluss darüber geben, ob die unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Helligkeiten des Knotens ein intrinsisches Verhalten des Jets sind, wenn er sich vom Schwarzen Loch wegbewegt, oder ob es sich um ein externes Hindernis handelt, wie etwa interstellares Material.
„Ein Schlüssel zum Verständnis dessen, was im Jet vor sich geht, könnte darin liegen, zu verstehen, wie verschiedene Wellenlängenbänder verschiedene Teile der Umgebung aufspüren“, so Bogensberger in der Erklärung. „Jetzt haben wir diese Möglichkeit.“
