Im April 2019 veröffentlichten Forscher zum ersten Mal das Schattenbild eines Schwarzen Lochs. Sie konnten den dunklen Schatten des Schwerkraftgiganten mit einer Masse von 6,6 Milliarden Sonnenmassen in der aktiven Riesengalaxie Messier 87 fotografieren. Nun vermelden die Wissenschafter einen weiteren Erfolg: Erstmals konnten Magnetfelder in der unmittelbaren Nähe des Schwarzen Lochs nachgewiesen und sichtbar gemacht werden, wie das Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn mitteilte.
"Das ist für uns sehr wichtig. Damit können wir besser verstehen, wie die leuchtenden Strukturen in der Umgebung eines Schwarzen Lochs entstehen", erklärte Anton Zensus, Direktor des Instituts.
Event Horizon
Die Daten entstammen abermals dem Event Horizon Telescope (EHT), für das Wissenschafter verschiedene Radioteleskope auf der ganzen Welt zusammengeschaltet haben. 2019 hatte das EHT auch das sensationelle erste Bild der hellen, ringförmigen Struktur und dem dem Schatten des Schwarzen Lochs von Messier 87 geliefert. Seitdem wurde die Auswertung der Daten fortgesetzt. Nun zeigen die EHT-Beobachtungen das erste Bild der Magnetfeldverteilung im hellen Ring rund um den Schatten des Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie.
Den Schlüssel dazu lieferte die Beobachtung, dass die Radiostrahlung polarisiert ist, also eine nicht-zufällige Schwingungsrichtung hat. Polarisierte Strahlung gilt unter Astrophysikern als ein zuverlässiges Indiz für das Vorhandensein von Magnetfeldern. "Die Polarisation des Lichts trägt Informationen, die es uns ermöglichen, die Physik hinter dem Bild vom April 2019 besser zu verstehen", sagte Monika Mościbrodzka von der Radboud-Universität in den Niederlanden. "Wir sehen jetzt das nächste entscheidende Puzzleteil für das Verständnis, wie sich Magnetfelder um schwarze Löcher herum verhalten und wie die Aktivität in diesen sehr kompakten Regionen des Weltraums starke Jets antreiben kann, die sich weit über die Galaxie hinaus erstrecken."
Spektakuläre Jets
Magnetfelder spielen eine zentrale Rolle bei der Entstehung sogenannter Jets. Der helle Strahl aus Energie und Materie, der aus dem Kern von M87 austritt und sich über mindestens 100.000 Lichtjahre von seinem Zentrum entfernt erstreckt, ist einer der geheimnisvollsten und energiereichsten Bestandteile dieser Riesengalaxie. Die meiste Materie, die sich nahe am Rand eines schwarzen Lochs befindet, fällt hinein. Einige der umgebenden Teilchen entkommen jedoch kurz vor dem Einfangen und werden in Form von Jets weit ins All hinausgeschossen.
"Wenn wir die unmittelbare Umgebung des Schwarzen Lochs abbilden und auch die Magnetfelder verstehen, können wir letztlich beginnen, die Entstehung dieser Jets zu verstehen", erklärte Zensus. "Wir messen also etwas, das für die Interpretation der Jets wichtig sein wird."
Mithilfe unterschiedlicher Modellannahmen wollen die Astronomen herausfinden, wie genau sich die Materie in der Nähe des schwarzen Lochs verhält. Unklar ist nach wie vor, wie ein Jet größer als die gesamte Galaxie aus einer sehr kompakten Region im Zentrum gestartet wird – aus einem Bereich mit vergleichbarer Ausdehnung unseres Sonnensystems. Die neuen Beobachtungen in polarisiertem Licht könnte dabei helfen, diese Frage zu beantworten. (red, APA, 27.3.2021)