Forscher machen Magnetfelder nah an Schwarzem Loch sichtbar

Vor rund zwei Jahren veröffentlichten Forscher zum ersten Mal das Bild von einem Schwarzem Loch. Nun sind sie bei der genaueren Untersuchung des Schwerkraftmonsters in der weit entfernten Galaxie Messier 87 (M87) einen weiteren Schritt vorangekommen.

Zum ersten Mal konnten Magnetfelder in der unmittelbaren Nähe des Schwarzen Lochs nachgewiesen und sichtbar gemacht werden, wie das Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn mitteilte. „Das ist für uns sehr wichtig. Damit können wir besser verstehen, wie die leuchtenden Strukturen in der Umgebung eines Schwarzen Lochs entstehen“, erklärte Anton Zensus, Direktor am Institut.

Die Forschungsergebnisse erschienen in zwei Studien im Fachjournal „The Astrophysical Journal Letters“ (hier und hier).

Astronomen schauen „wie durch ein Sonnenbrille“

Die Daten entstammen abermals dem „Event Horizon Telescope“ (EHT), für das Wissenschaftler verschiedene Radioteleskope auf der ganzen Welt zusammengeschaltet haben. 2019 hatte das EHT das erste Bild eines Schwarzen Lochs geliefert – eine wissenschaftliche Sensation. Seitdem wurde die Auswertung der Daten fortgesetzt. Nun zeigen die EHT-Beobachtungen das erste Bild der Magnetfeldverteilung im hellen Ring rund um den sogenannten Schatten des Schwarzen Lochs im Zentrum von M87.

Den Schlüssel dazu lieferte die Beobachtung, dass die Radiostrahlung polarisiert ist, also eine nicht-zufällige Schwingungsrichtung hat. Licht wird polarisiert, wenn es durch bestimmte Filter geht, wie die Gläser von polarisierten Sonnenbrillen, oder wenn es in heißen Regionen des Weltraums emittiert wird, die magnetisiert sind, erklären die Forscher um Angelo Ricarte vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Und weiter:

Auf die gleiche Weise, wie polarisierte Sonnenbrillen uns helfen, besser zu sehen, indem sie Reflexionen und Blendungen von hellen Oberflächen reduzieren, können Astronomen ihren Blick auf das Schwarze Loch schärfen, indem sie untersuchen, wie das von dort stammende Licht polarisiert ist. Insbesondere erlaubt die Polarisation den Astronomen, die Magnetfeldlinien zu kartieren, die um den inneren Rand des Schwarzen Lochs herum vorhanden sind.

„Wenn wir die Magnetfelder verstehen, beginnen wir die Jets zu verstehen“

„Im Zentrum fast jeder Galaxie befindet sich ein supermassives Schwarzes Loch“, fügt Prof. Gopal Narayanan von der University of Massachusetts Amherst hinzu. Diese schwarzen Löcher treiben die galaktischen Kerne an, die oft hochenergetische Jets aus den zentralen Teilen der Galaxie abschießen. Das Verständnis der Physik, die super-massive schwarze Löcher und galaktische Jets verbindet, war bisher schwierig.

An dieser Stelle kommt die Lichtpolarisation ins Spiel, denn polarisierte Strahlung gilt unter Astrophysikern als ein zuverlässiges Indiz für das Vorhandensein von Magnetfeldern.

Magnetfelder wiederum spielen eine ausschlaggebende Rolle bei der Entstehung sogenannter Jets. Hintergrund ist, dass sich Schwarze Löcher große Mengen Materie einverleiben. Ein Teil dieser Materie fällt jedoch nicht ins Schwarze Loch, sondern wird als superheißes Plasma ins All hinausgeschossen.

„Wenn wir die unmittelbare Umgebung des Schwarzen Lochs abbilden und auch die Magnetfelder verstehen, können wir letztlich beginnen die Entstehung dieser Jets zu verstehen“, erklärte Anton Zensus. „Wir messen etwas, das für die Interpretation der Jets wichtig sein wird.“

Wenn Licht zu schwer wird

In Schwarzen Löchern ist die Masse von einigen bis mehreren Milliarden Sonnen auf eine extrem kleine Region komprimiert. Durch die immense Gravitation kann aus der direkten Umgebung nicht einmal Licht entkommen, daher der Name.

Schwarze Löcher können beispielsweise entstehen, wenn ausgebrannte Riesensterne unter ihrem eigenen Gewicht zusammenstürzen. Die genaue Entstehung von supermassereichen Löchern wie in M87 ist noch nicht geklärt.

Die hellen Strahlen aus Energie und Materie, die aus dem Kern von M87 austreten, erstrecken sich mindestens 5.000 Lichtjahre ins All. Sie sind eines der geheimnisvollsten und energiereichsten Merkmale der Galaxie. Die meiste Materie, die sich in der Nähe des Randes eines Schwarzen Lochs befindet, fällt hinein. Einige der umgebenden Teilchen entkommen jedoch und werden in Form von Jets weit ins All hinausgeschleudert. (ts)

(Mit Material der Nachrichtenagentur dpa, dem Event Horizon Telescope, dem Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, der University of Massachusetts Amherst und der Europäischen Südsternwarte)