Größer als Galaxie

Supermassereiches Schwarzes Loch erzeugt Riesenblase

(Bild: LOFAR/Francesco de Gasperin)

Mithilfe des Radioteleskops LOFAR haben Astronomen jetzt eines der bisher besten Bilder von einer gewaltigen, mit Plasma gefüllten Blase (links) aufgenommen, die durch ein supermassereiches Schwarzes Loch erzeugt wurde. Sie ist größer als eine ganze Galaxie und wurde durch das Schwarze Loch - eines der massereichsten in unserer kosmischen Nachbarschaft - quasi aufgeblasen.

Gemacht hat die Aufnahme ein internationales Team von Astronomen unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik (MPA) in Garching bei München. Sie zeigt die riesige elliptische Galaxie namens Messier 87 (kurz: M87) in der Mitte eines Galaxienhaufens im Sternbild Jungfrau. "Unsere Entdeckung ist von großer Bedeutung", sagt Francesco de Gasperin vom MPA, Erstautor der Studie, die in der Fachzeitschrift "Astronomy & Astrophysics" veröffentlicht wird. "Es liefert überzeugende Belege für die starke Wechselwirkung zwischen dem supermassereichen Schwarzen Loch, der Galaxie und ihrer Umgebung."

Schwarzes Loch sechs Milliarden Sonnen schwer
Diese Galaxie ist 2.000-mal massereicher als unsere Milchstraße und beherbergt in ihrem Innern eines der massereichsten Schwarzen Löcher, die bis dato entdeckt wurden. Dieses besitzt sechs Milliarden Mal mehr Masse als unsere Sonne und ist weit davon entfernt, ein ruhiges Leben zu führen. Alle paar Minuten verschlingt es eine Materiemenge, die der unserer Erde entspricht, wobei ein Teil davon in Strahlung und ein größerer Teil in sogenannte Jets mit ultraschnellen Teilchen umgewandelt wird, die für die beobachtete Radiostrahlung verantwortlich sind.

Die ausgestoßene Materie bildet einen heißen Plasmastrahl und verlässt die Heimatgalaxie des Schwarzen Lochs mit nahezu Lichtgeschwindigkeit. Das Plasma wird allmählich abgebremst und erzeugt dabei eine große und extrem dünne Blase, die neben der gesamten Galaxie auch ihre Umgebung umfasst. Für optische Teleskope ist diese Plasmablase unsichtbar, bei niedrigen Radiofrequenzen ist sie allerdings sehr markant, wie jüngste Beobachtungen mit dem LOFAR-Radioteleskop gezeigt haben.

Blase nur rund 40 Millionen Jahre alt
Um das Alter der Blase zu bestimmen, nutzten die Autoren auch Radiobeobachtungen bei anderen Frequenzen vom Very Large Array in New Mexico und dem 100-Meter-Radioteleskop Effelsberg bei Bonn. Das Team fand heraus, dass die durch Plasmastrahlen entstandenen Blasen überraschend jung sind; ihr Alter von nur etwa 40 Millionen Jahren ist auf kosmischen Zeitskalen nur ein Augenblick.

Die Beobachtungen bei kleinen Frequenzen zeigen keine Emissionen außerhalb der recht scharf abgegrenzten Blase, dies bedeutet, dass die Blase kein Relikt von Aktivitäten aus ferner Vorzeit ist, sondern ständig mit frischen Teilchen gefüllt wird, die vom Schwarzen Loch ausgestoßen werden.

Daten von Tausenden Antennen
LOFAR (die Abkürzung steht für Low Frequency Aray) ist das größte Radioteleskop der Welt, das Strahlung mit Wellenlängen bis zu 30 Metern nachweisen kann. Es besteht aus Tausenden Einzelantennen, die auf Stationen in Deutschland, Schweden, Großbritannien und Frankreich verteilt sind. Auf diese Weise verfügt es über einen Durchmesser von bis zu tausend Kilometern und leuchtet damit einen weit größeren Bereich im Weltraum aus als herkömmliche Parabolspiegel. Es fängt Lichtsignale von sehr weit entfernten Himmelskörpern im niedrigen, nicht sichtbaren Frequenzbereich ein.

Die an den verschiedenen Antennen-Standorten gesammelten Daten werden an einem Supercomputer der Universität Groningen im Norden der Niederlande zusammengeführt. Pro Sekunde entstehen dabei 100 Gigabit an Daten, die gleichzeitig analysiert werden und in Echtzeit die detailliertesten Bilder liefern, die jemals in diesem Frequenzbereich gemacht wurden.

Die Falschfarbenaufnahmen zeigen die Galaxie M87, wobei optisches Licht (rechts) in weiß bzw. blau dargestellt ist, die von LOFAR empfangene Radiostrahlung in gelb und orange (links). Im Zentrum weist die Radiostrahlung eine hohe Oberflächenhelligkeit auf und zeigt, wo sich der Plasmastrahl befindet, der vom supermassereichen Schwarzen Loch angetrieben wird.