Robert Klatt
Sagittarius A*, das zentrale Schwarzen Loch der Milchstraße, wird von einer heißen Gasblase mit 30 Prozent der Lichtgeschwindigkeit umkreist.
Bonn (Deutschland). Sagittarius A*, das zentrale Schwarze Loch der Milchstraße, ist entscheidend an der Entwicklung der Galaxie und ihrer Sterne beteiligt. Die Astronomie weiß trotzdem bisher nur wenig über das supermassereiche Schwarze Loch, konnte aber zumindest im Mai 2022 mit den Radioteleskopen des Event-Horizon-Verbunds (EHT) ein Foto davon machen. Entgegen der meisten anderen aktiven Galaxienkerne verschlingt Sagittarius A* kaum Materie. Auffällig sind bei diesem Schwarzen Loch deshalb nur die gelegentlichen kleineren Strahlenausbrüche und der Einfluss der enormen Gravitation auf die umliegenden Sterne.
Astronomen des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) haben nun zufällig ein weiteres Detail des Schwarzen Lochs entdeckt. Das Team um Maciek Wielgus hat Sagittarius A* mit den Radioteleskopen des Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) beobachtet. Die dabei erzeugten Daten sollten ursprünglich nur zur Kalibrierung der Instrumente dienen.
Wie das European Southern Observatory (ESO) meldet, zeigten die Radiowellen aus dem Umfeld des Schwarzen Lochs jedoch einen deutlichen Fleck mit einer abweichender Polarisationssignatur, die sich um das Zentrum von Sagittarius A* bewegte. Der Abstand des auffälligen Hotspots entspricht laut Wielgus dem fünffachen Radius des Ereignishorizonts.
„Dieser Hotspot sendet stark polarisierte Synchrontronstrahlung aus, die kurze Zeit sogar das gesamte Polarisationsmuster dieser Quelle dominiert.“
Anschließend untersuchten die Forscher, worum es sich bei dem zufällig entdeckten Hotspot handelt.
„Wir vermuten, dass wir es mit einer heißen Gasblase zu tun haben, die Sagittarius A* auf einer Bahn umkreist, die ähnlich groß ist wie die des Planeten Merkur.“
Eine detaillierte Analyse kam zu dem Ergebnis, dass das Plasma innerhalb des Hotspots heißer und undurchsichtiger ist als das Plasma des Gasstroms von Sagittarius A*. Es ist deshalb wahrscheinlich, dass die heiße Gasblase parallel zum Äquator des Schwarzen Lochs liegt.
Laut der Publikation im Fachmagazin Astronomy & Astrophysics benötigt die Gasblase nur 70 Minuten für einen Umlauf um das Schwarze Loch. Sie bewegt sich somit mit etwa 30 Prozent der Lichtgeschwindigkeit.
„Das ist eine unglaubliche Geschwindigkeit.“
Weil die Gasblase sich im Uhrzeigersinn um das Schwarze Loch bewegt, ist es laut den Astronomen denkbar, dass auch das restliche Material im Umfeld des Ereignishorizonts im Uhrzeigersinn um Sagittarius A* rotiert.
Kurz vor der Beobachtung des Hotspots dokumentierten das Nahinfrarot-Interferometer GRAVITY und das NASA-Röntgenteleskop Chandra einen kleineren Strahlungsausbruch bei Sagittarius A*.
„Solche Flares waren bisher nur in Röntgen- und Infrarotbeobachtungen von Sagittarius A* deutlich zu erkennen. Hier sehen wir zum ersten Mal einen starken Hinweis darauf, dass umlaufende Hot Spots auch in Radiobeobachtungen vorhanden sind.“
Die Astronomie geht davon aus, dass solche Strahlenausbrüche an Schwarzen Löchern entstehen, wenn kreisende heiße Gase am Ereignishorizont magnetischen Wechselwirkungen auslösen. Diese These wurde nun durch die des Hotspots aus polarisierter Radiostrahlung unmittelbar nach einem solcher Flare bestätigt, erklärt Monika Moscibrodzka von der Radboud Universität.
„Wir finden hier starke Hinweise auf einen magnetischen Ursprung dieser Flares.“
Laut den Autoren ist es demnach wahrscheinlich, dass es sich bei dem Hotspot um die Überreste eines energiereicheren Strahlenausbruchs handelt.
„Wenn sich die im Röntgen- und Infrarotbereich strahlenden Hotspots abkühlen, werden sie bei längeren Wellenlängen sichtbar, wie die, die von ALMA und dem EHT beobachtet werden. Die neuen Daten sind äußerst hilfreich für die Formulierung einer theoretischen Interpretation dieser Ereignisse.“
Um die noch offenen Fragen zu klären, wollen die Astronomen Sagittarius A* weiter beobachten, erklärt Ivan Marti-Vidal von der Universität Valencia.
„In Zukunft sollten wir in der Lage sein, Hot Spots durch koordinierte Multiwellenlängen-Beobachtungen mit GRAVITY und ALMA über mehrere Spektralbereiche hinweg zu verfolgen – der Erfolg eines solchen Unterfangens wäre ein echter Meilenstein für unser Verständnis der Physik von Flares im galaktischen Zentrum.“
Schon bald wollen die Astronomen den heißen Gasklumpen von Sagittarius A* direkt mit dem Event-Horizon-Verbund beobachten.
„Hoffentlich können wir eines Tages sagen, dass wir wirklich verstehen, was in Sagittarius A* vor sich geht.“
Astronomy & Astrophysics, doi: 0004-6361/202244493
