Die größten bekannten Jets schwarzer Löcher mit einem Durchmesser von 23 Millionen Lichtjahren wurden im fernen Universum entdeckt. Dieses Paar von Teilchenstrahlen, die von einem supermassiven schwarzen Loch ausgestoßen werden, ist über hundertmal größer als unsere Galaxie, die Milchstraße.
Im Jahr 2022 gaben wir die Entdeckung eines der größten Schwarzlochjets am Nachthimmel bekannt, der von einer (relativ) nahegelegenen Galaxie namens NGC2663 ausging. Mithilfe des Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) von CSIRO in Westaustralien bestätigten wir, dass der Jet von NGC2663 einer der größten am Himmel ist. Mit anderen Worten: Von der Erde aus betrachtet scheint er der größte zu sein.
Der neue Jet, angekündigt in der Zeitschrift Naturwurde von seinen Entdeckern am California Institute of Technology in den USA „Porphyrion“ (ein Riese aus der griechischen Mythologie) getauft. Er stellt den Jet von NGC2663 in den Schatten, ist über 20 Mal größer – ein wahrer Koloss.
Porphyrion kann uns mehr über das große Ökosystem der Materie erzählen, die innerhalb und außerhalb von Galaxien fließt. Aber dieser Jet gibt uns auch Rätsel auf: Wie kann etwas mit einem Durchmesser von 23 Millionen Lichtjahren fast perfekt gerade sein?
Unsichtbares Licht sehen
Porphyrion wurde von Astronomen mit Hilfe des Internationalen LOFAR-Teleskopein Netzwerk von Radiosensoren mit Sitz in den Niederlanden, das sich von Schweden bis Bulgarien und von Irland bis Lettland erstreckt. Radioteleskope wie ASKAP und LOFAR können Licht wahrnehmen, das für unsere Augen unsichtbar ist: Radiowellen.
Was bringt den Jet überhaupt in Gang? Im Zentrum des Jets sehen die Forscher eine Galaxie, und im Zentrum der Galaxie finden sie Hinweise auf ein supermassives schwarzes Loch.
Während Materie zum Schwarzen Loch gezogen wird, drohen ihr unterschiedliche Schicksale. Ein Teil der Materie wird vollständig aufgefressen. Ein anderer Teil umkreist das Schwarze Loch und bildet eine Scheibe. Und ein anderer Teil verdreht und verheddert sich in starken Magnetfeldern, bis er in zwei entgegengesetzte Jets freigesetzt wird, die mit nahezu Lichtgeschwindigkeit explodieren.
Wir haben schon früher Jets von Schwarzen Löchern gesehen, sogar solche, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Das Auffallende an Porphyrion ist, dass es fast vollkommen gerade aussieht. Es gibt dort draußen viele kurvige, abgewinkelte Jets, darunter einen, der von ASKAP beobachtet und „Die tanzenden Geister“ genannt wurde.
Rätselhaft gerade
Viele Prozesse können einen Jet bremsen: ein Hindernis wie etwa eine dichte Wolke, eine Änderung der Ausrichtung des Schwarzen Lochs, starke Magnetfelder, intergalaktischer „Wind“, wenn die Wirtsgalaxie in eine größere kosmische Struktur eintaucht.
Porphyrion hingegen scheint seit etwa 2 Milliarden Jahren unbeirrt seinen Weg durch den Kosmos zu finden.
Das ist aus zwei Gründen rätselhaft. Erstens kommt es nicht von hier. Sein Licht war etwa 7 Milliarden Jahre unterwegs, um die Erde zu erreichen. Wir sehen Porphyrion, wie es etwa 6 Milliarden Jahre nach dem Urknall aussah.
Wie bei allen astronomischen Objekten sehen wir es in der Vergangenheit, als das Universum dichter war (denken Sie daran: das Universum dehnt sich aus). Aber eine geschäftige Umgebung ist der Feind eines geraden Jets.
Zweitens benötigt ein Jet, der 2 Milliarden Jahre lang seine konstante Leistung aufrechterhält, einen stetigen Strom an Nahrung. Dies setzt jedoch eine reichhaltige lokale Umgebung voraus, voller Leckereien (interstellares Gas), die zum Verzehr bereitstehen. Dies stellt ein Paradoxon dar, denn – noch einmal – eine geschäftige Umgebung ist der Feind eines geradlinigen Jets.
Wie die Forscher abschließend feststellen, ist „zurzeit unbekannt, wie Jets eine so lang anhaltende Kohärenz aufrechterhalten können.“ Vielleicht hatte Porphyrion Glück und schickte seinen Jet durch eine ruhige Gasse des intergalaktischen Raums.
Vielleicht gibt es etwas an diesem Jet, das ihm hilft, seinen Fokus beizubehalten. Wir wissen es nicht. Aber wir können uns Wege ausdenken, um es herauszufinden. Beobachter werden die Umgebung dieses Jets mit weiteren Beobachtungen über das gesamte Spektrum hinweg erforschen.
Radioastronomen verwenden Teleskope wie ASKAP und LOFAR, um weitere Jets zu finden, damit wir die typischen von den zufälligen unterscheiden können. Unterdessen verwenden Astrophysiker Supercomputer-Simulationen von Jets, um herauszufinden, was sie auslöst, was sie ablenken kann und unter welchen Bedingungen.
Objekte wie Porphyrion sind nicht bloße kosmische Kuriositäten. Sie sind integraler Bestandteil des Ökosystems der Materie, das unsere kosmische Umwelt formt. Intergalaktische Materie speist Galaxien, Galaxien bilden Sterne, manche Galaxien bilden sogar schwarze Löcher, schwarze Löcher erzeugen einen Jet, der Jet beeinflusst die intergalaktische Materie, und so geht es weiter.
Wir entschlüsseln langsam die Hinweise zu unserem Platz im Kosmos.
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