Scharfer Blick auf ein Schwarzes Loch

Die bisher genaueste Aufnahme eines extragalaktischen Jets. Die TANAMI Aufnahme von Centaurus A (unten links) stellt eine 1000-fache Vergrößerung gegenüber dem optischen Bild (oben rechts) dar, dem auch die großskalige Radio- und Röntgenemission überlagert ist. Foto: ESO/WFI (Optisch); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submillimeter); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (Röntgen)

Eine spektakuläre Nahaufnahme des uns nächstgelegenen supermassiven Schwarzen Lochs ist einem internationalen Forscherteam unter Führung der Doktorandin Cornelia Müller (Astronomisches Institut der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, FAU) gelungen. Die Forscher untersuchten das Zentrum der Radiogalaxie Centaurus A, welche ein Schwarzes Loch mit der 50-millionenfachen Masse der Sonne beherbergt. Die Aufnahme zeigt zwei entgegengerichtete stark gebündelte Materieströme, die in unmittelbarer Nähe des Schwarzen Lochs nahezu auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden.

Die einzigartige Bildqualität gelang durch die erstmalige Einbindung zweier vom Bundesamt für Kartografie (BKG) betriebener Deutscher Radioteleskope in ein interkontinentales Teleskopnetzwerk. Diese Kooperation ergab sich im Rahmen des TANAMI-Projekts, welches von Prof. Dr. Matthias Kadler (Universität Würzburg) und Prof. Dr. Roopesh Ojha (NASA’s Goddard Space Flight Center) geleitet wird. (Astronomy & Astrophysics, 20. Mai 2011)1)

Im TANAMI-Projekt beobachtet das Forscher-Team Schwarze Löcher in den Zentren entfernter Galaxien, die millionen- bis milliardenfach schwerer als unsere Sonne sind. Den Forschern gelang es, in ihrer neuen Aufnahme von Centaurus A Strukturen der Größe von nur 0.04 Lichtjahren abzubilden. Dies stellt einen neuen Rekord bei der Erforschung extragalaktischer Schwarzer Löcher dar.

Beim Einfall von Materie auf das Schwarze Loch wird eine enorme Energiemenge freigesetzt. Durch diese Energie wird die ungeheuer große Anziehungskraft überwunden, ein Teil der einfallenden Materie gebündelt und mit annähernder Lichtgeschwindigkeit wieder aus dem Einflussbereich des Schwarzen Lochs hinauskatapultiert. Aufgrund der starken Wechselwirkung derartiger Jets mit dem umgebenden Gas spielen diese spektakulären Objekte eine wichtige Rolle bei der Entstehung und Entwicklung von Galaxien. „Um solche aktiven Galaxien und ihre Rolle im Universum verstehen zu können, ist es unerlässlich, die Entstehungsregionen ihrer Jets mit höchstmöglicher Genauigkeit abzubilden,“ erklärt die Astronomin Cornelia Müller.

Das TANAMI Team nutzt die Radioteleskope des Australischen „Long Baseline Array“, welche mit weiteren Teleskopen in Südafrika, Chile und der Antarktis zusammengeschaltet werden, um die qualitativ hochwertigsten Aufnahmen der hellsten Jets des Südhimmels zu erstellen. „Mittels moderner Computermethoden entstehen Bilder, wie sie mit der Schärfe eines einzigen riesigen Teleskops zu erzielen wären, das zehntausend Kilometer Durchmesser hat“, sagt Dr. Hayo Hase (BKG) und ergänzt: „Durch die Beteiligung der beiden Deutschen Radioteleskope –TIGO in Concepción, Chile, und auf der Antarktisstation O‘Higgins – konnten wir seit 2008 die Bildqualität und die Auflösung für TANAMI extrem steigern.“

Faszinierenderweise senden die Jets aber nicht nur energiearme Radiostrahlung aus, sondern auch höchst­energetische Gammastrahlung, so dass die beiden äußersten Enden des elektromagnetischen Spektrums abgedeckt sind. „Eine der wichtigsten Fragen der Astrophysik ist, wo diese Gammastrahlung produziert wird. Nur in Centaurus A und nur mit TANAMI erreichen wir derzeit die nötige Bildauflösung, um diese Regionen abbilden zu können“, führt Prof. Matthias Kadler aus. Der Betreuer von Cornelia Müller war bis vor kurzem als Akademischer Rat am Astronomischen Institut der FAU in Bamberg tätig und wechselte im März 2011 nach Würzburg.

Das TANAMI Team wird mit kontinuierlich fortgeführten Überwachungsmessungen der Radiostruktur und der veränderlichen Gammastrahlung von Centaurus A dem Ursprung der Gammastrahlung und weiterer Rätsel der Schwarzen Löcher auf der Spur bleiben.

1) Dual-frequency VLBI study of Centaurus A on sub-parsec scales - The highest-resolution view of an extragalactic jet. C. Müller, M. Kadler, R. Ojha, J. Wilms, M. Böck, P. G. Edwards, C. M. Fromm, H. Hase, S. Horiuchi, U. Katz, J. E. J. Lovell, C. Plötz, T. Pursimo, S. Richers, E. Ros, R. E. Rothschild, G. B. Taylor, S. J. Tingay, and J. A. Zensus, Astronomy & Astrophysics, Volume 530
(Juni 2011), www.aanda.org/10.1051/0004-6361/201116605

Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg