Blick in aktiven galaktischen Kern

Westford, MA (USA) - Im Zentrum von Galaxien sitzen gigantische Schwarze Löcher, die millionen- bis milliardenfach schwerer sein können als unsere Sonne. Einige dieser supermassereichen Schwarzen Löcher senden einen Strahl hochenergetischer Teilchen, einen sogenannten ultrarelativistischen Jet, bis zu Millionen von Lichtjahren weit ins Weltall. Dank einer geschickten Verbundschaltung mehrerer weit auseinander liegender Radioteleskope konnten Forscher einer internationalen Kollaboration nun erstmals die Ursprungsregion eines solchen Jets räumlich auflösen. Sie stellten fest: Der Jet stammt aus der unmittelbaren Umgebung des Schwarzen Loches. Wie sie im Fachblatt „Science“ berichten, bedeuten ihre Ergebnisse, dass das Schwarze Loch rotieren muss und dass die Materie, die auf das Schwarze Loch zustürzt, sich spiralförmig mit dem gleichem Drehsinn wie das Schwarze Loch bewegt.

„Mit dem Teleskopverbund haben wir eine der genauesten Auflösungen in der Geschichte der Wissenschaft erzielt“, berichtet Mitautor Avery Broderick. Dank seiner Größe ist der Teleskopverbund rund 2000fach schärfer als das Hubble-Weltraumteleskop. Er sieht allerdings nur Dinge, die Radiowellen aussenden, und liefert deswegen keine so anschaulichen Bilder. Mit dem Teleskopverbund können die Forscher aber tief ins Zentrum von Galaxien blicken und damit der Einsteinschen Relativitätstheorie auf den Zahn fühlen. „Einsteins Theorien sind bei schwachen Gravitationsfeldern schon bestätigt worden“, sagt Hauptautor Shep Doeleman vom Haystack-Observatorium. „Aber jetzt können wir sie auch da prüfen, wo sie möglicherweise an ihre Grenzen kommt, genau am Rand eines Schwarzen Loches.“

Die untersuchte Galaxie M87 ist eine elliptische Galaxie, besitzt also keine ausgeprägten Spiralarme wie unsere Milchstraße. Sie befindet sich mit 50 Millionen Lichtjahren Entfernung in kosmischer Nahdistanz. Das Schwarze Loch in ihrem Zentrum ist über sechs Milliarden Sonnenmassen schwer, hat aber nur die Ausmaße unseres Sonnensystems. Von der Erde aus diese Strukturen aufzulösen, entspricht ungefähr der Aufgabe, einen Handball auf dem Mond nachzuweisen. Möglich ist dies dank der sogenannten Interferometrie. Dabei werden weit auseinander liegende Teleskope so zusammengeschaltet, dass ihre Genauigkeit der eines riesigen Teleskops entspricht, dessen Durchmesser dem maximalen Abstand der verschiedenen Teleskope entspricht.

Dank dieser Genauigkeit konnten die Forscher auch ermitteln, dass sich das supermassive Schwarze Loch im Zentrum von M87 drehen muss und dass sich die einfallende Materie im gleichen Richtungssinn dreht wie das Schwarze Loch. „Wir beginnen zu sehen, dass die Rotation des Schwarzen Loches eine Rolle bei der Erzeugung des Teilchenstrahls spielt“, so Broderick. „Die Ursprungsregion des Teilchenstrahls ist so klein, dass sie von einem rotierenden Schwarzen Loch stammen muss.“