Astronomen haben das bislang umfassendste Bild der Radioemissionen des nächstgelegenen aktiv Materie sammelnden supermassiven Schwarzen Lochs erstellt. Die Emissionen werden von einem zentralen Schwarzen Loch in der Galaxie Centaurus A erzeugt, rund zwölf Millionen Lichtjahre entfernt. Wenn das Schwarze Loch das einströmende Gas verschlingt, stößt es einen Teil der Materie mit annähernd Lichtgeschwindigkeit ab, was “Radioblasen” erschafft, die im Zeitraum von hunderten Millionen Jahren wachsen.
Von der Erde aus betrachtet erstreckt sich die Eruption von Centaurus A jetzt acht Grad über den Himmel – das entspricht dem scheinbaren Durchmesser von 16 Vollmonden nebeneinander. Die Emissionen wurden mit dem Murchison Widefield Array (MWA) im Outback Western Australias registriert. Die Studie wurde am 23. Dezember 2021 im Journal Nature Astronom veröffentlicht.
Der Hauptautor Dr. Benjamin McKinley von der Curtin University/ICRAR sagte, das Bild offenbare spektakuläre neue Einzelheiten der Radioemissionen aus dieser Galaxie. “Diese Radiowellen stammen von Materie, die in das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie gezogen wird.” Die Curtin University und die University of Western Australia betreiben gemeinsam das International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR).
“Die Materie bildet eine Scheibe um das Schwarze Loch und wenn die Materie in der Nähe des Schwarzen Lochs auseinandergerissen wird, entstehen auf jeder Seite der Scheibe gewaltige Jets, die einen Teil der Materie wieder zurück in den Weltraum katapultieren – bis in Distanzen von mehr als einer Million Lichtjahren. Frühere Radiobeobachtungen konnten mit der extremen Helligkeit der Jets nicht umgehen und die Details der weiteren Umgebung der Galaxie wurden verzerrt, aber unser neues Bild bewältigt diese Probleme”, sagte er.
Centaurus A ist die uns nächstgelegene Radiogalaxie. “Besonders von Centaurus A können wir viel erfahren, weil sie so nahe liegt und wir sie detailliert beobachten können”, sagte McKinley. “Nicht nur in Radiowellenlängen, sondern auch in allen anderen Wellenlängenbereichen. In dieser Studie konnten wir die Radiobeobachtungen mit optischen Beobachtungen und Röntgendaten kombinieren, um die Physik dieser supermassiven Schwarzen Löcher besser zu verstehen.”
Der Astrophysiker Dr. Massimo Gaspari vom National Institute for Astrophysics in Italien sagte, die Studie bekräftige eine neue Theorie, die als “chaotische kalte Akkretion” (Chaotic Cold Accretion, CCA) bezeichnet wird, welche in verschiedenen Gebieten auftaucht. “In diesem Modell kondensieren Wolken aus kaltem Gas in dem galaktischen Halo und regnet in die Zentralregionen hinab, wo sie das supermassive Schwarzen Loch nähren”, sagte er. “Angestoßen von diesem Regen reagiert das Schwarze Loch, indem es durch die Radiojets Energie zurück emittiert, welche sich dann zu den spektakulären Strukturen auffächern, die wir auf dem MMA-Bild sehen. Diese Studie ist eine der ersten, die solche Details in dem CCA-‘Wetter’ über den gesamten Größenskalenbereich hinweg untersucht”, schlussfolgerte er.
Dr. McKinley sagte, die Galaxie erscheine heller im Zentrum, wo sie aktiver ist und wo es eine Menge Energie gibt. “Weiter außen ist sie schwächer, weil die Energie zerstreut wird und die Dinge sich beruhigen. Aber dort gibt es interessante Strukturen, wo geladene Teilchen erneut beschleunigt wurden und mit starken Magnetfeldern interagieren.”
Der MWA-Direktor Professor Steven Tingay sagte, die Studie sei möglich gewesen aufgrund des extrem großen Blickfeldes des Teleskops, sowie wegen dessen ausgezeichneten radiostillen Standortes und dessen exzellenter Empfindlichkeit. “Das MWA ist ein Vorläufer des Square Kilometre Array (SKA) – einer globalen Initiative, um die weltgrößten Radioteleskope in Western Australia und Südafrika zu bauen. Das weite Blickfeld und daraus folgend die hohe Datenmenge, die wir sammeln können, bedeutet, dass das Entdeckungspotenzial jeder MWA-Beobachtung sehr groß ist. Das stellt einen fantastischen Schritt in Richtung des sogar noch größeren SKA dar.”
Das Murchison Widefield Array wird von der Curtin University im Auftrag eines internationalen Konsortiums betrieben und befindet sich am Murchison Radio-astronomy Observatory in Western Australia. Das Observatorium wird von der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) geleitet, der nationalen Wissenschaftsorganisation Australiens. Es wurde mit der Unterstützung der Regierungen Australiens und Western Australias errichtet. Wir erkennen die Wajarri Yamati als die traditionellen Eigentümer des Standortes an.
Das Pawsey Supercomputing Research Centre in Perth – eine öffentlich finanzierte nationale Supercomputer-Einrichtung – half bei der Speicherung und Verarbeitung der MWA-Beobachtungen, die für diese Studie verwendet wurden.
(THK)
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