Schwarzes Loch erzeugt riesige Plasmablasen

Garching – Während massereiche Schwarze Löcher ständig große Mengen an Materie „verschlucken“, wird ein kleiner Anteil der angesaugten Materie in Strahlung und in Jets mit ultraschnellen Teilchen umgewandelt. Von diesen Jets geht Radiostrahlung aus, die Astronomen zum Beispiel mit dem neuen Radioteleskop LOFAR auffangen können. Die Anlage lieferte nun Bilder riesiger Blasen, die ein supermassereiches Schwarzes Loch in der Mitte eines Galaxienhaufens im Sternbild Jungfrau erzeugt. Die Blasen ähneln einem mit Plasma gefüllten Ballon und sind nach kosmischen Maßstäben überraschend jung, wie ein internationales Team von Wissenschaftlern in der Zeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ berichtet.

Aufnahme aus dem All, in der Mitte ist ein hell leuchtender, weißer Bereich zu sehen, von dort pflanzt sich nach oben und unten jeweils eine Blase fort, die rot und gelb gefärbt ist.
Blasen um Schwarzes Loch

Die Aufnahmen entstanden während der Testphase des europäischen LOFAR-Teleskops bei Radiofrequenzen zwischen 25 und 160 Megahertz. Die Wissenschaftler beobachteten die elliptische Galaxie Messier 87, die 2000 Mal massereicher ist als unsere Milchstraße. Sie beherbergt in ihrem Innern eines der massereichsten Schwarzen Löcher, das bisher entdeckt wurde. Es besitzt sechs Milliarden Mal mehr Masse als unsere Sonne, und nimmt alle paar Minuten eine Materiemenge vergleichbar mit der Größe der Erde auf. Ein Bruchteil der Materie wird ausgestoßen, bildet einen heißen Plasmastrahl und verlässt die Heimatgalaxie des Schwarzen Lochs mit nahezu Lichtgeschwindigkeit. Das Plasma wird allmählich abgebremst und erzeugt dabei große, extrem dünne Blasen, die neben der gesamten Galaxie auch deren Umgebung umfassen.

„Besonders faszinierend dabei ist, dass wir durch die LOFAR-Beobachtungen die Energie messen können, die in diesem großräumigen Ausfluss steckt, und so viel über die gewaltigen Prozesse zur Materie-Energie-Umwandlung lernen können, die sehr nahe an einem Schwarzen Loch stattfinden“, sagt Andrea Merloni vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, der an der Studie beteiligt war. „In diesem speziellen Fall scheint das Schwarze Loch viel effizienter dabei zu sein, den Plasmastrahl zu beschleunigen als sichtbare Strahlung zu erzeugen.“ Anhand des Spektrums der Radiowellen fand das Team heraus, dass die durch Plasmastrahlen entstandenen Blasen nur etwa 40 Millionen Jahren alt sind. Für die Altersanalyse nutzten die Wissenschaftler zusätzlich Radiodaten vom Very Large Array in New Mexico und dem 100-Meter-Radioteleskop Effelsberg des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie.

Das Niederfrequenz-Radioteleskop LOFAR kann Strahlung mit Wellenlängen bis zu dreißig Metern nachweisen. Diese langwellige Strahlung wird zum Beispiel von Schwarzen Löchern, rotierenden Neutronensternen und Supernovae emittiert. LOFAR besteht aus Tausenden Antennen, die in ganz Europa verteilt sind, und deren Signale in einem Supercomputer in den Niederlanden zusammengeführt werden.