Astrophysiker entdeckten die größten Plasmastrahlen eines schwarzen Lochs, die bisher im Weltraum gesehen wurden. Schwarze Löcher verschlucken Materie in ihrer unmittelbaren Umgebung. Dabei spucken sie auch große Mengen an Energie aus, in Form von Strahlung oder Plasmastrahlen, den sogenannten „Jets“.
Ein internationale Forschungsteam mit Beteiligung von Dr. Gabriela Calistro Rivera vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) fand nun ein Jetpaar mit einer Gesamtlänge von 23 Millionen Lichtjahren. Das entspricht der Größe von 140 Milchstraßen-Galaxien in einer Reihe.
Die Plasmastrahlen schießen oberhalb und unterhalb eines supermassiven Schwarzen Lochs heraus, mit einer Leistung von mehreren Billionen Sonnen.
Man benannte die Jets „Porphyrion“ – nach einem Riesen aus der griechischen Mythologie. Sie entspringen einem Schwarzen Loch, das sich im Herzen einer weit entfernten Galaxie befindet und stoßen kosmische Strahlung, Hitze, schwere Atome und Magnetfelder aus. Zwar war bekannt, dass Jets über die Grenzen ihrer Galaxie herausragen können. Überraschend war für die Fachwelt jedoch, dass Porphyrion bis in die Leerräume des Universums reicht.
Zur Einordnung: Sterne sind in Galaxien zusammengefasst, Galaxien wiederum in Galaxiengruppen und Galaxienhaufen, zwischen denen sich große Leerräume befinden. Die Galaxien sind dabei wie durch ein kosmisches Spinnennetz verbunden.
„Energiereiche Strahlung und Jets von Schwarzen Löchern können das Wachstum und die Entwicklung ihrer Galaxien drastisch beeinflussen. Porphyrion zeigt, dass diese Auswirkungen ungeahnte Ausmaße annehmen und die Struktur unseres Universums beeinflussen können“, sagt Calistro Rivera.
Die Entdeckung deutet darauf hin, dass die riesigen Jets im jungen Universum einen größeren Einfluss auf die Entstehung von Galaxien gehabt haben könnten als bisher angenommen.
Die beiden Jets sind 7,5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt und stammen damit aus einer Zeit als das Universum halb so alt war wie heute. Porphyrion existierte damit bereits in einer frühen Epoche, als das Universum noch wenig ausgedehnt war und die dünnen Fäden des kosmischen Netzes enger zusammen lagen. Die Megaströme erstreckten sich damit über entsprechend größere Teile des Universums mit ihrem Einfluss.
Die Galaxie, die das supermassive Schwarze Loch beherbergt, ist als Punkt in der Mitte des Bildes zu sehen. Die größte klecksartige Struktur in der Nähe des Zentrums ist ein anderes kleineres Jet-System.
Bild Credit: LOFAR Collaboration / Martijn Oei (Caltech)
Entdeckt wurde das Jetpaar mit Hilfe des LOFAR (LOw Frequency ARray) Radioteleskops in Europa. Das Team nutzte ebenfalls das Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) in Indien, gemeinsam mit weiteren Daten aus dem Projekt DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) sowie das W. M. Keck Observatory in Hawai’i.
Dies half den Forschenden, die richtige Wirtsgalaxie des supermassiven Schwarzen Lochs zu bestimmen, das die Jets erzeugte. Außerdem kombinierte DLR-Wissenschaftlerin Calistro Rivera diese Beobachtungsdaten und erstellte ein Modell, das die physikalischen Eigenschaften von Galaxien und Schwarzen Löchern bestimmen kann. Dank des physikalischen Modells erfuhren sie auch wie alt, wie hell und wie massiv die Galaxie ist, also wie viele Sterne sie vereint. Für das Schwarze Loch zeigte sich, dass es supermassiv und sehr aktiv ist.
Die Forschungsarbeit dazu wurde am 18. September 2024 in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht, unter der Leitung des California Institute of Technology (Caltech).
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Text: Quelle DLR, Eingangsbild:
Künstlerische Illustration des längsten jemals beobachteten Jetsystems eines Schwarzen Lochs. Jeweils ein Plasmastrahl schießt über und unter einem supermassiven schwarzen Loch hervor.
Bild Credit: E. Wernquist / D. Nelson (IllustrisTNG Collaboration) / M. Oei
