Milchstraße: Hat unser Schwarzes Loch einen Jet?

Im Visier eines Schwerkraftgiganten: Das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße könnte einen Strahlenkegel besitzen, der direkt auf unsere Erde zeigt. Indizien dafür haben Astronomen entdeckt, als sie Sagittarius A* mit einem weltumspannenden Netzwerk von Radioteleskopen beobachteten. Demnach kommt die Radiostrahlung des Schwarzen Lochs aus einer überraschend kleinen, symmetrischen Quelle – das wäre für einen auf uns zeigenden Jet typisch.

Im Zentrum unsere Milchstraße sitzt ein unsichtbarer Schwerkraftgigant: das massereiche Schwarze Loch Sagittarius A*. Es umfasst rund vier Millionen Sonnenmassen, doch seine genaue Gestalt ist bisher verborgen. Nur bei Strahlenausbrüchen, durch die von ihm ausgehenden Magnetfelder und Teilchenströme können Astronomen die Merkmale dieses Schwarzen Lochs erkunden. Wie groß der Ereignishorizont von Sagittarius A* ist, konnten sie erst im Oktober 2018 mithilfe des GRAVITY-Teleskops in Chile näher eingrenzen.

Hat unser Schwarzes Loch einen Jet?

Doch eine Frage gibt den Astronomen noch immer Rätsel auf: Woher kommt die starke Radioemission unseres Schwarzen Lochs? Theoretisch kommen zwei Erklärungen in Frage: Es könnte sich um diffuse Strahlung handeln, die von dem um den Ereignishorizont kreisenden Material abgegeben wird. Sagittarius A* könnte aber auch einen bisher unerkannten Jet besitzen – ein gerichtetes Bündel stark beschleunigter Teilchen und Strahlung.

Das Problem: Ein diffuser Nebel aus heißem Gas streut die Radiosignale von Sagittarius A* und erschwert damit genauere Beobachtungen. Jetzt jedoch hat der größte Teleskopverbund der Erde zumindest einen Teil dieses Nebels gelüftet. Sara Issaoun von der Radboud-Universität in Nijmegen und ihr Team haben dafür das ALMA-Radioteleskop in Chile mit Radioteleskopen in aller Welt zusammengekoppelt, so dass eine virtuelle Antenne von fast Erdgröße entstand.

Durch die Beobachtungen im Wellenlängenbereich um 3,5 Millimeter, das entspricht einer Frequenz von 86 Gigahertz, konnten die Astronomen erstmals ein genaueres Radiobild der unmittelbaren Umgebung von Sagittarius A* gewinnen.

Direkt im Strahlenkegel?

Das überraschende Ergebnis: Der überwiegende Anteil der Radiostrahlung kommt aus einem sehr kleinen Bereich. Er umfasst nur den 300millionsten Teil eines Winkelgrades und zeigt eine symmetrische, kompakte Struktur, wie die Forscher berichten. Letzteres könnte die Ergebnisse der GRAVITY-Beobachtungen bestätigen, nach denen uns das Schwarze Loch frontal zugekehrt ist. „Das bedeutet, dass wir das ‚Biest‘ unter einem besonderen Blickwinkel sehen“, erklärt Issaouns Kollege Heino Falcke.

Die geringe Größe der Radioquelle jedoch wirft Fragen auf: Die beobachtete Strahlung könnte von einer Scheibe einfallenden Gases herrühren, stimmt aber nicht in allen Punkten mit den Modellen überein, wie die Astronomen erklären. Eine weitere Möglichkeit wäre ein Strahlenkegel, der direkt oder fast direkt in Richtung Erde zeigt. Dieser Jet könnte erklären, warum das Radiosignal so stark und symmetrisch ist, so die Forscher.

Gute Voraussetzungen für das Event-Horizon-Teleskop

Spannend auch: Die neuen Beobachtungen zeigen, dass der heiße Gasnebel die Beobachtung von Sagittarius A* nur in bestimmten Wellenlängen behindert. „Wir wissen damit, dass die interstellare Streuung kein Hindernis für das Event-Horizon-Teleskop darstellen wird“, sagt Michael Johnson vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). „Das ist eine tolle Neuigkeit.“

Das ebenfalls aus gekoppelten Antennen bestehende Event-Horizon-Teleskop soll das Schwarze Loch bei 230 Gigahertz beobachten und dabei nicht nur den Ereignishorizont abbilden. Die Astronomen erhoffen sich auch eine Bestätigung von Einsteins Vorhersagen zur Lichtkrümmung an Schwarzen Löchern. Demnach müsste die enorme Krümmung der Raumzeit einen dunklen, kreisrunden Schatten um Sagittarius A* erzeugen, der von einem dünnen hellen Lichtring umgeben ist. (The Astrophysical Journal¸2019; doi: 10.3847/1538-4357/aaf732)

Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn