Event Horizon Telescope bestimmt Ursprung des Jets vom supermassereichen Schwarzen Loch M87*

Die Astronomen der Event Horizon Telescope (EHT) Kollaboration haben einen bedeutenden wissenschaftlichen Meilenstein erreicht: Es gelang ihnen, den exakten Ursprungspunkt des gigantischen Jets zu lokalisieren, der vom supermassereichen Schwarzen Loch M87* ausgeht. Diese bahnbrechende Erkenntnis stützt sich auf eine detaillierte Auswertung von Beobachtungsdaten aus dem Jahr 2021, welche die bisher präzisesten Hinweise auf die Geburtsstätte dieser gewaltigen Ausstöße geladener Teilchen liefern.

Das untersuchte Objekt M87* befindet sich im Zentrum der Galaxie Messier 87 (M87), etwa 55 Millionen Lichtjahre von unserer Erde entfernt. Die Entdeckung besteht darin, dass die Basis des Jets nun bis in Bereiche verfolgt werden konnte, die zuvor im Schatten des Schwarzen Lochs verborgen blieben. Während sich der gesamte Jet über eine Distanz von rund 3000 Lichtjahren erstreckt, liegt die neu identifizierte Entstehungsregion weniger als ein Zehntel eines Lichtjahres – exakt etwa 0,09 Lichtjahre – vom Schwarzen Loch entfernt.

An diesem internationalen Forschungsprojekt waren führende Experten maßgeblich beteiligt, darunter der Gruppenleiter Saurabh vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) sowie das Teammitglied Hendrik Müller vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO). Auch Sebastiano von Fellenberg, der zuvor am MPIfR tätig war und nun am Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA) forscht, trug entscheidend zu der Studie bei, deren Ergebnisse im Fachjournal Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurden. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die in den 2021er-Daten erfassten Radioemissionen, die in den Datensätzen von 2017 bis 2019 noch nicht vorhanden waren, aus einem kompakten Bereich in unmittelbarer Nähe des Schwarzen Lochs stammen, was der Basis des Jets entspricht.

M87* ist besonders bemerkenswert, da es das erste Schwarze Loch war, von dem im April 2019 ein Bild des Schattens auf Grundlage von Daten aus dem Jahr 2017 veröffentlicht wurde. Seine Masse beträgt schätzungsweise 6,5 Milliarden Sonnenmassen, was die Masse von Sagittarius A* (Sgr A*) in unserer eigenen Galaxie, die auf etwa 4 Millionen Sonnenmassen geschätzt wird, bei weitem übertrifft. Die Analyse wurde unter Anwendung der Methode der Interferometrie mit sehr langen Basislinien (VLBI) durchgeführt, die es ermöglichte, Strukturen auf Skalen aufzulösen, die nahe am Schwarzschild-Radius liegen.

In der Forschungsarbeit kamen neue Instrumente zum Einsatz, welche die Empfindlichkeit des Beobachtungsnetzwerks steigerten. Insbesondere das NOEMA-Observatorium und das 12-Meter-Teleskop auf dem Kitt Peak lieferten entscheidende Zwischenbasislinien, um Strukturen auf Skalen von etwa 0,02 bis 0,2 Parsec zu erfassen. Diese technische Fähigkeit, Details in einer Entfernung von nur 0,09 Lichtjahren von M87* aufzulösen, demonstriert die zunehmende Raffinesse der Möglichkeiten innerhalb der EHT-Kollaboration.

Theoretische Modelle, wie etwa der Blandford-Znajek-Mechanismus (BZ), gehen davon aus, dass die Energie für den Jet aus der Rotationsenergie des Schwarzen Lochs über Magnetfelder extrahiert wird, die den Ereignishorizont schneiden. Zukünftige Beobachtungen, die vom Team bereits geplant sind, werden als kritisch angesehen, um diese Resultate zu bestätigen. Sie könnten potenziell das Rätsel um den fundamentalen Mechanismus lösen, der den Start dieser gewaltigen galaktischen Jets verursacht.