Gasblase kreist mit 30% der Lichtgeschwindigkeit um Schwarzes Loch Sagittarius A*

Sagittarius A* ist ein Schwarzes Loch im Zentrum unserer Milchstraße. Astronomen haben nun eine heiße Gasblase entdeckt, die mit 30 % der Lichtgeschwindigkeit um dieses Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie herumwirbelt.

Das teilte die ESO (europäische Südsternwarte) gerade in der Meldung Astronomers detect hot gas bubble swirling around the Milky Way's supermassive black hole mit – ich bin über nachfolgenden Tweet auf dieses Thema gestoßen.

"Wir glauben, dass wir es mit einer heißen Gasblase zu tun haben, die Sagittarius A* auf einer Bahn umkreist, die ähnlich groß ist wie die des Planeten Merkur, für einen Umlauf aber in nur etwa 70 Minuten benötigt. Das erfordert eine unglaubliche Geschwindigkeit von etwa 30 % der Lichtgeschwindigkeit", sagt Maciek Wielgus vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, der die heute in Astronomy & Astrophysics veröffentlichte Studie leitete.

Die Beobachtungen wurden mit ALMA in den chilenischen Anden gemacht – einem Radioteleskop, das sich im Besitz der Europäischen Südsternwarte (ESO) befindet – während einer Kampagne der Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration zur Abbildung von Schwarzen Löchern. Im April 2017 verknüpfte das EHT acht bestehende Radioteleskope weltweit, darunter ALMA, was zu dem kürzlich veröffentlichten ersten Bild von Sagittarius A* führte. Um die EHT-Daten zu kalibrieren, verwendeten Wielgus und seine Kollegen, die Mitglieder der EHT-Kollaboration sind, ALMA-Daten, die gleichzeitig mit den EHT-Beobachtungen von Sagittarius A* aufgezeichnet wurden. Zur Überraschung des Teams fanden sich in den ALMA-Messungen weitere Hinweise auf die Natur des Schwarzen Lochs.

Zufälligerweise wurden einige der Beobachtungen kurz nach einem Ausbruch oder Flare von Röntgenenergie aus dem Zentrum unserer Galaxie durchgeführt, der vom Chandra-Weltraumteleskop der NASA entdeckt wurde. Diese Art von Fackeln, die zuvor mit Röntgen- und Infrarotteleskopen beobachtet wurden, stehen vermutlich im Zusammenhang mit so genannten "Hot Spots", heißen Gasblasen, die sehr schnell und nahe am Schwarzen Loch kreisen.

"Was wirklich neu und interessant ist, ist, dass solche Flares bisher nur in Röntgen- und Infrarotbeobachtungen von Sagittarius A* deutlich zu sehen waren. Hier sehen wir zum ersten Mal einen sehr starken Hinweis darauf, dass umkreisende heiße Flecken auch in Radiobeobachtungen vorhanden sind", sagt Wielgus, der auch mit dem Astronomischen Zentrum Nicolaus Copernicus in Polen und der Black Hole Initiative an der Harvard University in den USA kooperiert.

"Vielleicht sind diese im Infrarotbereich entdeckten heißen Flecken eine Manifestation desselben physikalischen Phänomens: Wenn sich die im Infrarotbereich emittierenden heißen Flecken abkühlen, werden sie bei längeren Wellenlängen sichtbar, wie die von ALMA und dem EHT beobachteten", fügt Jesse Vos, Doktorand an der Radboud-Universität in den Niederlanden, hinzu, der ebenfalls an dieser Studie beteiligt war.

Lange Zeit ging man davon aus, dass die Flares durch magnetische Wechselwirkungen in dem sehr heißen Gas entstehen, das in unmittelbarer Nähe von Sagittarius A* kreist, und die neuen Ergebnisse unterstützen diese Idee. "Jetzt finden wir starke Beweise für einen magnetischen Ursprung dieser Flares und unsere Beobachtungen geben uns einen Hinweis auf die Geometrie des Prozesses. Die neuen Daten sind äußerst hilfreich für eine theoretische Interpretation dieser Ereignisse", sagt Mitautorin Monika Mościbrodzka von der Radboud Universität.

ALMA ermöglicht es den Astronomen, die polarisierte Radioemission von Sagittarius A* zu untersuchen, die dazu verwendet werden kann, das Magnetfeld des Schwarzen Lochs zu enthüllen. Das Team nutzte diese Beobachtungen zusammen mit theoretischen Modellen, um mehr über die Entstehung des heißen Flecks und die Umgebung, in die er eingebettet ist, zu erfahren, einschließlich des Magnetfelds um Sagittarius A*. Ihre Forschung liefert stärkere Hinweise auf die Form dieses Magnetfelds als frühere Beobachtungen und hilft den Astronomen, die Natur unseres Schwarzen Lochs und seiner Umgebung zu entschlüsseln.

Die Beobachtungen bestätigen einige der früheren Entdeckungen, die mit dem GRAVITY-Instrument am Very Large Telescope (VLT) der ESO gemacht wurden, das im Infraroten beobachtet. Die Daten von GRAVITY und ALMA deuten darauf hin, dass der Flare seinen Ursprung in einem Gasklumpen hat, der mit etwa 30 % der Lichtgeschwindigkeit im Uhrzeigersinn um das Schwarze Loch herumwirbelt, wobei die Umlaufbahn des heißen Flecks nahezu frontal verläuft.

"In Zukunft sollten wir in der Lage sein, Hot Spots durch koordinierte Multiwellenlängenbeobachtungen mit GRAVITY und ALMA über mehrere Frequenzen hinweg zu verfolgen – der Erfolg eines solchen Unterfangens wäre ein echter Meilenstein für unser Verständnis der Physik von Flares im galaktischen Zentrum", sagt Ivan Marti-Vidal von der Universität València in Spanien, Mitautor der Studie.

Das Team hofft auch, mit dem EHT die umlaufenden Gasklumpen direkt beobachten zu können, um immer näher an das Schwarze Loch heranzukommen und mehr über es zu erfahren. "Hoffentlich können wir eines Tages sagen, dass wir 'wissen', was in Sagittarius A* vor sich geht", so Wielgus abschließend.