Ein internationales Team von Astrophysikern hat etwas völlig Neues entdeckt, das im Zentrum der Milchstraße verborgen liegt.
In den frühen 1980er Jahren entdeckte Farhad Yusef-Zadeh von der Northwestern University gigantische, eindimensionale Filamente, die vertikal in der Nähe von Sagittarius A*, dem zentralen supermassereichen Schwarzen Loch unserer Galaxie, baumelten. Jetzt haben Yusef-Zadeh und seine Mitarbeiter eine neue Population von Filamenten entdeckt – diese Fäden sind jedoch viel kürzer und liegen horizontal oder radial und breiten sich wie Speichen eines Rades aus dem Schwarzen Loch aus.
Obwohl die beiden Filamentpopulationen mehrere Gemeinsamkeiten aufweisen, geht Yusef-Zadeh davon aus, dass sie unterschiedlichen Ursprungs sind. Während die vertikalen Filamente durch die Galaxie streichen und bis zu 150 Lichtjahre hoch aufragen, ähneln die horizontalen Filamente eher den Punkten und Strichen des Morsecodes und markieren nur eine Seite von Sagittarius A*.
Die Studie wird am Freitag (2. Juni) veröffentlicht Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe.
„Es war eine Überraschung, plötzlich eine neue Population von Strukturen zu finden, die in Richtung des Schwarzen Lochs zu weisen scheinen“, sagte Yusef-Zadeh. „Ich war tatsächlich verblüfft, als ich diese sah. Wir mussten viel Arbeit leisten, um sicherzustellen, dass wir uns nichts vormachten. Und wir fanden heraus, dass diese Filamente nicht zufällig sind, sondern mit dem Ausfluss unseres Schwarzen Lochs in Zusammenhang zu stehen scheinen.“ Durch ihre Untersuchung könnten wir mehr über den Spin und die Ausrichtung der Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs erfahren. Es ist befriedigend, wenn man inmitten eines chaotischen Feldes des Kerns unserer Galaxie Ordnung findet.“
Als Experte für Radioastronomie ist Yusef-Zadeh Professor für Physik und Astronomie am Weinberg College of Arts and Sciences im Nordwesten und Mitglied von CIERA.
Jahrzehntelange Entwicklung
Die neue Entdeckung mag überraschend sein, aber Yusef-Zadeh ist kein Unbekannter darin, Geheimnisse im Zentrum unserer Galaxie aufzudecken, die 25.000 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Die neueste Studie baut auf vier Jahrzehnten seiner Forschung auf. Nach 1984 entdeckte er erstmals die vertikalen Filamente Mit Mark Morris und Don Chance entdeckte Yusef-Zadeh später – zusammen mit Ian Heywood und ihren Mitarbeitern – zwei riesige, radioemittierende Blasen in der Nähe von Sagittarius A*. Dann enthüllte Yusef-Zadeh (in Zusammenarbeit mit Heywood, Richard Arent und Mark Wardle) in einer Reihe von Veröffentlichungen im Jahr 2022 fast 1.000 vertikale Filamente, die in Paaren und Clustern auftraten, oft in gleichem Abstand oder nebeneinander gestapelt wie Schnüre an einer Schnur Harfe.
Yusef-Zadeh führt die Flut neuer Entdeckungen auf verbesserte Radioastronomie-Technologie zurück, insbesondere auf das MeerKAT-Teleskop des South African Radio Astronomy Observatory (SARAO). Um die Filamente zu lokalisieren, verwendete Yusef-Zadehs Team eine Technik, um den Hintergrund zu entfernen und das Rauschen aus MeerKAT-Bildern zu glätten, um die Filamente von den umgebenden Strukturen zu isolieren.
„Die neuen MeerKAT-Beobachtungen haben das Spiel verändert“, sagte er. „Der Fortschritt der Technologie und die engagierte Beobachtungszeit haben uns neue Informationen geliefert. Es ist wirklich eine technische Errungenschaft der Radioastronomen.“
Horizontal vs. vertikal
Nachdem er die vertikalen Filamente jahrzehntelang untersucht hatte, war Yusef-Zadeh schockiert, als er ihre horizontalen Gegenstücke entdeckte, die seiner Schätzung nach etwa 6 Millionen Jahre alt sind. „Wir haben immer über vertikale Filamente und ihren Ursprung nachgedacht“, sagte er. „Ich bin daran gewöhnt, dass sie vertikal sind. Ich hätte nie gedacht, dass es im Flugzeug noch andere geben könnte.“
Während beide Populationen aus eindimensionalen Filamenten bestehen, die mit Radiowellen beobachtet werden können und mit Aktivitäten im galaktischen Zentrum in Zusammenhang zu stehen scheinen, enden die Ähnlichkeiten hier.
Die vertikalen Filamente stehen senkrecht zur galaktischen Ebene; Die horizontalen Filamente verlaufen parallel zur Ebene, zeigen aber radial zum Zentrum der Galaxie, wo das Schwarze Loch liegt. Die vertikalen Filamente sind magnetisch und relativistisch; Die horizontalen Filamente scheinen Wärmestrahlung auszusenden. Die vertikalen Filamente umfassen Partikel, die sich mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegen; Die horizontalen Filamente scheinen thermisches Material in einer Molekülwolke zu beschleunigen.
Es gibt mehrere hundert vertikale Filamente und nur wenige hundert horizontale Filamente. Und die vertikalen Filamente, die bis zu 150 Lichtjahre hoch sind, übertreffen bei weitem die Größe der horizontalen Filamente, die nur 5 bis 10 Lichtjahre lang sind. Die vertikalen Filamente schmücken auch den Raum um den Kern der Galaxie; Die horizontalen Filamente scheinen sich nur zu einer Seite auszubreiten und auf das Schwarze Loch zu zeigen.
„Eine der wichtigsten Auswirkungen des radialen Ausflusses, die wir entdeckt haben, ist die Ausrichtung der Akkretionsscheibe und der strahlgetriebene Ausfluss von Sagittarius A* entlang der galaktischen Ebene“, sagte Yusef-Zadeh.
„Unsere Arbeit ist nie abgeschlossen“
Die neue Entdeckung ist voller Unbekannter und Yusef-Zadehs Arbeit, ihre Geheimnisse zu lüften, hat gerade erst begonnen. Für den Moment kann er nur eine plausible Erklärung für die Mechanismen und Ursprünge der neuen Population in Betracht ziehen.
„Wir glauben, dass sie durch eine Art Abfluss einer Aktivität entstanden sein müssen, die vor einigen Millionen Jahren stattfand“, sagte Yusef-Zadeh. „Es scheint das Ergebnis einer Interaktion dieses ausströmenden Materials mit Objekten in der Nähe zu sein. Unsere Arbeit ist nie abgeschlossen. Wir müssen immer neue Beobachtungen machen und unsere Ideen ständig hinterfragen und unsere Analyse verfeinern.“
Mehr Informationen:
Die Population der Filamente im galaktischen Zentrum: Positionswinkelverteilung zeigt einen gradskaligen kollimierten Ausfluss von Sgr A* entlang der galaktischen Ebene. Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe (2023).