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Event Horizon Telescope: Magnetfelder im Vorhof der Hölle

2019 blickte die Menschheit direkt in das Schwarze Loch im Herzen der Galaxie M87. Nun haben Forscher neue Details aus der weltberühmten Aufnahme herausgeholt.
Das Schwarze Loch aus M87 mit Laden...

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben der wohl berühmtesten Aufnahme der jüngeren Astronomiegeschichte neue Geheimnisse entlockt. Das ikonische Bild zeigt den leuchtenden Gasring um das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M87; seine Veröffentlichung im April 2019 machte weltweit Schlagzeilen.

Nun hat das 300-köpfige Team hinter dem Event Horizon Telescope (EHT) genannten Teleskop-Zusammenschluss einen Teil der Magnetfelder um das Loch in der Raumzeit kartiert. Die Feldlinien zwingen Elektronen und Atomkerne auf schraubenförmige Bahnen. Dabei geben die geladenen Teilchen elektromagnetische Strahlung ab – jene Submillimeterwellen, die das Umfeld des Schwarzen Lochs leuchten lassen.

In der aktualisierten Aufnahme des EHT treten die Magnetfelder in der helleren unteren Hälfte des Rings hervor. Hier rast die Materie auf den Beobachter zu, vermutlich als Teil einer ausgedehnten Akkretionsscheibe aus heißen, fast lichtschnellen Partikeln. Senkrecht zu diesem Inferno bläst das Schwarze Loch einen gewaltigen Teilchenstrahl tausende Lichtjahre weit ins Alls, wie Aufnahmen anderer Teleskope zeigen.

M87 mit verschiedenen Teleskop-ZusammenschlüssenLaden...
Eine Frage des Blickwinkels | Je nachdem, welche Wellenlänge man für die Beobachtung benutzt, erscheint das Zentrum der Galaxie M87 unterschiedlich detailreich. Mit dem Hubble-Weltraumteleskop sieht man nur einen diffusen Klecks (oben), mit dem Radioteleskop-Zusammenschluss VLBA und dem Observatorium ALMA immerhin schon ein dampfendes Etwas (Mitte). Den Ring um das Schwarze Loch kann jedoch nur das weltumspannende Event Horizon Telescope sehen (unten). Ist der Bildausschnitt größer gewählt, sieht man dagegen den Jet aus heißer Materie, den der Galaxienkern ins All schießt.

Bisher ist unklar, wie genau das Schwarze Loch diesen Jet hervorbringt. Experten vermuten schon länger, dass Magnetfelder eine Rolle spielen. Die nun vorliegenden Daten brächten 95 von 120 zuvor diskutierten Modellen in Schwierigkeiten, schreibt die EHT-Kollaboration in einem von zwei aktuellen Fachaufsätzen zu den Magnetfeldern. Übrig blieben nur jene Erklärungsansätze, die den Ursprung des Jets mit schnell variierenden Magnetfeldern nahe des Ereignishorizonts erklären.

Das Event Horizon Telescope bestand zum Zeitpunkt der Aufnahme im Jahr 2017 aus acht Submillimeter-Observatorien zwischen Europa, Hawaii und dem Südpol. Sie alle nahmen zum selben Zeitpunkt das Zentrum der Galaxie M87 in den Blick. Anschließend fügten die Wissenschaftler die Schnappschüsse mit Supercomputern zusammen und berechneten das wahrscheinlichste Aussehen des leuchtenden Rings.

Die Magnetfeldverläufe ließen sich rekonstruieren, da ein Teil der vom EHT aufgefangenen Strahlung linear polarisiert ist. Elektromagnetische Wellen schwingen in diesem Fall nicht wild in alle Richtungen, sondern streng geordnet in einer Ebene. Derartige Strahlung entweicht überall dort, wo geladene Teilchen auf Kreisbahnen gezwungen werden; Experten sprechen in diesem Fall von Synchrotron-Emission.

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