‚H‘ steht für heiß und riesig im Chandra-Bild

Ein riesiges Schwarzes Loch im Zentrum einer massiven elliptischen Galaxie mit einem einzigen Buchstaben, der scheinbar in das Röntgenlicht um ihn herum eingraviert ist, hinterlässt Spuren in seiner Umgebung.

Diese „H“-förmige Struktur findet sich in einer detaillierten neuen Röntgenkarte des Multimillionen-Grad-Gases um die Galaxie Messier 84 (M84).

Wenn Gas von der Gravitationskraft des Schwarzen Lochs eingefangen wird, wird ein Teil davon in den Abgrund fallen und nie wieder gesehen werden. Ein Teil des Gases vermeidet jedoch dieses Schicksal und wird stattdessen in Form von Partikelstrahlen vom Schwarzen Loch weggesprengt. Diese Jets können Hohlräume im heißen Gas, das das Schwarze Loch umgibt, ausstoßen.

Angesichts der Ausrichtung der Jets zur Erde und des Profils des heißen Gases bilden die Hohlräume in M84 etwas, das dem Buchstaben „H“ zu ähneln scheint. Die H-förmige Struktur im Gas ist ein Beispiel für Pareidolie, bei der Menschen vertraute Formen oder Muster in zufälligen Daten sehen. Pareidolie kann in allen Arten von Daten vorkommen, von Wolken über Felsen bis hin zu astronomischen Bildern.

Astronomen nutzten das Chandra-Röntgenobservatorium der NASA, um eine Karte des heißen Gases (rosa) in und um M84 zu erstellen, die bis auf eine Entfernung von nur etwa 100 Lichtjahren vom Schwarzen Loch im Zentrum der Galaxie reicht. Dieses Gas strahlt bei Temperaturen von mehreren zehn Millionen Grad, wodurch es hauptsächlich in Röntgenstrahlen beobachtbar ist.

Der riesige Buchstabe „H“ ist etwa 40.000 Lichtjahre hoch – etwa halb so breit wie die Milchstraße. Das Radiobild des Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) der National Science Foundation (blau) zeigt die Jets, die sich vom Schwarzen Loch entfernen. Optische Daten des Sloan Digital Sky Survey (weiß) zeigen M84 und benachbarte Galaxien. Der Buchstabe H und die Position des Schwarzen Lochs sind gekennzeichnet. Eine zusätzliche Grafik zeigt eine Nahaufnahme der mit einem Quadrat markierten Region und separate Beschriftungen für die Galaxie und die Jets in den optischen bzw. Radiobildern.

Forscher, die M84 mit Chandra und dem VLA untersuchten, fanden heraus, dass die Jets den Strom des heißen Gases zum Schwarzen Loch sogar noch stärker beeinflussen können als die Anziehungskraft des Schwarzen Lochs. Zum Beispiel schätzt das Team, dass Materie jedes Jahr mit etwa der 500-fachen Masse der Erde von Norden – entlang der Richtung des in Radiowellen sichtbaren Strahls – auf das Schwarze Loch fällt, eine Rate, die nur ein Viertel davon beträgt Richtungen, in die der Jet nicht zeigt, nach Osten und Westen. Eine Möglichkeit besteht darin, dass Gas durch die Hohlräume entlang der Richtung des Strahls angehoben wird, wodurch die Geschwindigkeit verlangsamt wird, mit der Gas auf das Schwarze Loch fällt.

Die Autoren testeten ein Modell namens Bondi-Akkretion, bei dem die gesamte Materie innerhalb einer bestimmten Entfernung von einem Schwarzen Loch – effektiv innerhalb einer Kugel – nahe genug ist, um von der Schwerkraft eines Schwarzen Lochs beeinflusst zu werden und aus allen Richtungen mit der gleichen Geschwindigkeit nach innen zu fallen . (Der gestrichelte Kreis in der Nahaufnahme ist auf das Schwarze Loch zentriert und zeigt die ungefähre Entfernung vom Schwarzen Loch, wo Gas nach innen fallen sollte.) Dieser Effekt ist nach dem Wissenschaftler Hermann Bondi benannt, und „Akkretion“ bezieht sich auf Materie auf das schwarze Loch zufallen. Die neuen Ergebnisse zeigen, dass bei M84 keine Bondi-Akkretion stattfindet, da die Materie nicht gleichmäßig aus allen Richtungen auf das Schwarze Loch fällt.

M84 ist ein Cousin von Messier 87 (M87), der Galaxie, die das erste schwarze Loch enthält, das mit dem globalen Event Horizon Telescope-Netzwerk abgebildet wurde, und ist wie M87 auch Mitglied des Virgo-Haufens. Das supermassereiche Schwarze Loch in M84, zusammen mit denen in unserer Galaxie, M87, NGC 3115 und NGC 1600, sind die einzigen, die nahe genug an der Erde oder massiv genug sind, damit Astronomen Details in Chandra-Bildern sehen können, die so nahe am Schwarz sind Loch, dass Gas nach innen fallen sollte.

Wie das Schwarze Loch in M87 produziert das in M84 einen Partikelstrahl; Die Punktquelle von Röntgenstrahlen von Material, das noch näher am Schwarzen Loch liegt, ist für M84 jedoch mehr als zehnmal schwächer. Dies ermöglicht eine detailliertere Untersuchung des Gases, das in Richtung des weiter entfernten Schwarzen Lochs in M84 fällt, und verhindert, dass die schwachen Röntgenstrahlen, die von diesem Gas erzeugt werden, von der Röntgenblendung der Punktquelle überwältigt werden.

Ein Papier, das diese Ergebnisse beschreibt, soll in erscheinen Die monatlichen Mitteilungen der Royal Astronomical Society und ein Preprint ist veröffentlicht auf arXiv.