Messung der Form des Schwarzen Lochs der Milchstraße

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Dieses Bild zeigt die Standorte der Radioteleskope, die miteinander verbunden werden, um das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße zu beobachten.
Ortiz-León et al.

Im Herzen unseres galaktischen Zentrums liegt Sgr A*, ein supermassereiches Schwarzes Loch mit etwa vier Millionen Sonnenmassen. Sgr A* ist, anders als die supermassereichen Schwarzen Löcher einiger anderer Galaxien, vergleichsweise lichtschwach. Dies liegt vermutlich daran, daß es, wiederum anders als seine aktiven Verwandten, Material nicht stürmisch akkretiert und so weder seine Umgebung aufheizt noch besonders ausgeprägte Jets aus sich schnell bewegenden, geladenen Teilchen ausstößt. Selbstverständlich ist es auch lichtschwach, weil es ungefähr 25.000 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt und durch absorbierenden, zwischen Schwarzem Loch und Erde befindlichen Staub abgeschirmt ist. Gleichwohl kann Radio-, Submillimeter-, Infrarot- und Röntgenstrahlung das optische Licht blockierende Material durchdringen. Als das der Erde am nächsten gelegene supermassereiche Schwarze Loch ist Sgr A* ein Modell für Astronomen, die Schwarze Löcher untersuchen, da es den besten Blick auf die physikalischen Eigenschaften und seine Umgebung erlaubt. Insbesondere die Radiostrahlung soll von Material stammen, das auf eine um das Schwarze Loch gelegene Scheibe stürzt und Elektronen aufheizt sowie von ausgestoßenem Material, das sowohl von innerhalb des Jets selbst als auch aus dessen Umhüllung stammt.

Eines der spannendsten neuen Projekte zum Studium von Sgr A* arbeitet mit der Technik der Very Long Baseline Interferometry (VLBI), bei der eine Anordnung weit auseinander liegender Radioteleskope verbunden sind, um sehr hohe räumliche Auflösungen zu erhalten. Um Sgr A* bei Millimeter-Wellenlängen zu vermessen, kam durch die CfA-Astronomen Michael Johnson, Shep Doeleman, Lindy Blackburn, Mark Reid, Andrew Chael, Katherine Rosenfeld, Hotaka Shiokawa und Laura Vertatschitsch sowie deren Kollegen ein VLBI-Netzwerk zum Einsatz. Da sie erstmals das Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano in Mexiko in die Meßanordnung einbeziehen konnten, war die Arbeitsgruppe in der Lage, erfolgreich die Gestalt des zentralen Schwarzen Lochs in der Milchstraße nachbilden.

Die Wissenschaftler folgerten, daß die Radiostrahlung aus einer Region mit einem Durchmesser von nur 1.2 Astronomischen Einheiten stammt (eine AE ist näherungsweise die durchschnittliche Entfernung Erde – Sonne). Der Radius des Schwarzen Lochs, ab dem es kein Entkommen mehr gibt (sein Schwarzschild-Radius), ist nur ungefähr zehnmal kleiner. Die Forscher vermuten, daß die von ihnen beobachtete Strahlung von heißen Elektronen aus den inneren Bereichen des Akkretionsflusses hervorgerufen wird, aber viele Einzelheiten sind noch zu klären und weitere Beobachtungen sind erforderlich, um andere Möglichkeiten auszuschließen. Dennoch ist dieses erste Ergebnis ein bemerkenswerter Erfolg bei der Untersuchung der Natur von Schwarzen Löchern, ihrer Umgebung und der Prozesse, die sich um sie herum abspielen.

Literatur:

„The Intrinsic Shape of Sagittarius A* at 3.5mm Wavelength“

Gisela N. Ortiz-León, Michael D. Johnson, Sheperd S. Doeleman, Lindy Blackburn, Vincent L. Fish, Laurent Loinard, Mark J. Reid, Edgar Castillo, Andrew A. Chael, Antonio Hernández-Gómez, David H. Hughes, Jonathan León-Tavares, Ru-Sen Lu, Alfredo Montaña, Gopal Narayanan, Katherine Rosenfeld, David Sánchez, F. Peter Schloerb, Zhi-qiang Shen, Hotaka Shiokawa, Jason SooHoo, and Laura Vertatschitsch

The Astrophysical Journal, 824:40 (10pp), 2016 June 10