ALMA entdeckt eine heiße Blase in der Nähe eines supermassiven Schwarzen Lochs

Astronomen haben mithilfe des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) Hinweise auf einen „Hot Spot“ gefunden, der Sagittarius A* umkreist, das Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie.

Diese Entdeckung liefert entscheidende Einblicke in die mysteriöse und sich ständig verändernde Umgebung unseres supermassiven Schwarzen Lochs.

„Wir glauben, dass wir es mit einer heißen Gasblase zu tun haben, die um Sagittarius A* auf einer Umlaufbahn von ähnlicher Größe wie die des Planeten Merkur herumfliegt“, bemerkt der leitende Forscher Maciek Wielgus vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, „aber eine vollständige Schleife in nur etwa 70 Minuten zu machen. Dies erfordert eine überwältigende Geschwindigkeit von etwa 30 % der Lichtgeschwindigkeit!“

ALMA entdeckt eine heiße Blase in der Nähe eines supermassiven Schwarzen Lochs – das macht eine vollständige Schleife in nur 70 Minuten
ALMA entdeckt eine heiße Blase in der Nähe eines supermassiven Schwarzen Lochs – das macht eine vollständige Schleife in nur 70 Minuten

Die Beobachtungen wurden mit ALMA, einem Radioteleskop, das der Europäischen Südsternwarte (ESO) gehört, in den chilenischen Anden im Rahmen der Mission der Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration zur Abbildung schwarzer Löcher durchgeführt. Im April 2017 verband das EHT acht bestehende Radioteleskope auf der ganzen Welt, einschließlich ALMA, was zu dem allerersten Bild von Sagittarius A* führte, das gerade enthüllt wurde.

Erstes Bild unseres supermassereichen Schwarzen Lochs

Wielgus und seine Kollegen von der EHT-Kollaboration verwendeten ALMA-Daten, die gleichzeitig mit den EHT-Beobachtungen von Sagittarius A* aufgenommen wurden, um die EHT-Daten zu kalibrieren. Etwas unerwartet enthüllten die ALMA-only Beobachtungen viel mehr Informationen über die Zusammensetzung des Schwarzen Lochs.

Zufälligerweise wurden einige der Beobachtungen direkt gemacht, nachdem das Chandra-Weltraumteleskop einen Ausbruch oder eine Eruption von Röntgenenergie gesehen hatte, die aus dem Zentrum unserer Galaxie kam. Diese Art von Fackeln wurde zuvor mit Röntgen- und Infrarotteleskopen beobachtet. Es wird angenommen, dass sie durch sogenannte „Hot Spots“ verursacht werden, bei denen es sich um heiße Gasblasen handelt, die das Schwarze Loch sehr schnell und nahe daran umkreisen.

„Was wirklich neu und interessant ist, ist, dass solche Flares“, fügt Wielgus hinzu, „bisher nur in Röntgen- und Infrarotbeobachtungen von Sagittarius A* eindeutig vorhanden waren. Hier sehen wir zum ersten Mal einen sehr starken Hinweis darauf, dass umlaufende Hotspots auch in Radiobeobachtungen vorhanden sind.“

Laut Jesse Vos, einem Doktoranden an der Radboud-Universität in den Niederlanden, der ebenfalls an dieser Studie beteiligt war, „sind diese bei Infrarotwellenlängen entdeckten Hot Spots vielleicht eine Manifestation desselben physikalischen Phänomens: Wenn Infrarot emittierende Hot Spots abkühlen, kühlen sie ab bei längeren Wellenlängen sichtbar werden, wie sie von ALMA und dem EHT beobachtet werden.“

Die neuesten Erkenntnisse stimmen mit der lange gehegten Theorie überein, dass die Flares durch magnetische Wechselwirkungen im extrem heißen Plasma verursacht werden, das Sagittarius A* sehr nahe umkreist.

Jetzt haben Forscher solide Beweise dafür, dass diese Fackeln magnetischen Ursprungs sind, und unsere Beobachtungen helfen uns, die Geometrie des Prozesses zu verstehen. Laut Co-Autorin Monika Mocibrodzka von der Radboud University sind die neuen Daten sehr nützlich für die Entwicklung einer theoretischen Analyse dieser Ereignisse.

Mit ALMA können Astronomen die polarisierten Radiowellen von Sagittarius A untersuchenmit dem sich herausfinden lässt, wie das Magnetfeld des Schwarzen Lochs beschaffen ist. Zusammen mit theoretischen Modellen nutzte das Team diese Beobachtungen, um mehr darüber zu erfahren, wie der Hotspot entstanden ist und wie er in seine Umgebung passt, beispielsweise das Magnetfeld um Sagittarius A. Ihre Forschung sagt uns mehr über die Form dieses Magnetfelds als wir vorher wussten. Dies hilft Astronomen herauszufinden, wie unser Schwarzes Loch und seine Umgebung aussehen.

Die Beobachtungen des Very Large Telescope (VLT) der ESO im Infrarot bestätigen einige der früheren Entdeckungen des GRAVITY-Instruments. Die Daten von GRAVITY und ALMA zeigen beide, dass die Flare von einer Gasmasse ausgeht, die das Schwarze Loch fast frontal umkreist und sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 30 % der Lichtgeschwindigkeit im Uhrzeigersinn bewegt.

Ivan Marti-Vidal von der Universität Valencia in Spanien, ein Co-Autor der Studie, sagt, dass „wir in Zukunft in der Lage sein sollten, Hotspots über Frequenzen hinweg zu verfolgen, indem wir koordinierte Beobachtungen mit mehreren Wellenlängen sowohl mit GRAVITY als auch mit ALMA verwenden – der Erfolg von Ein solches Unterfangen wäre ein echter Meilenstein für unser Verständnis der Physik von Fackeln im galaktischen Zentrum.“

Mit dem EHT hofft das Team auch, direkt auf die Gaswolken blicken zu können, die das Schwarze Loch umkreisen. Dadurch können sie näher an das Schwarze Loch herankommen und mehr darüber erfahren. Wielgus sagt: „Hoffentlich werden wir eines Tages zuversichtlich erklären, dass wir wissen, was in Sagittarius A* vor sich geht.

Quelle: Orbitalbewegung in der Nähe von Sagittarius A∗

Bildnachweis: EHT-Kollaboration, ESO/M. Getreidemesse (Danksagung: M. Wielgus)

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Source: Revyuh by www.revyuh.com.

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