idw – Informationsdienst Wissenschaft
Nachrichten, Termine, Experten
Nachrichten, Termine, Experten
• Kürzlich veröffentlichte Daten des Event Horizon Telescope (EHT) der Galaxie Messier 87 ermöglichen neue Einblicke in die unmittelbare Umgebung des zentralen extrem massereichen Schwarzen Lochs.
• Gemessene Unterschiede in der Radiostrahlung auf verschiedenen räumlichen Skalen lassen sich durch einen Jet erklären, der bei Frequenzen von 230 Gigahertz auf der Größenordnung des Schwarzen Lochs bisher unentdeckt blieb.
• Der wahrscheinlichste Ort der Jet-Basis wird durch detaillierte Modellrechnungen ermittelt.
Einige Galaxien stoßen aus ihrem Zentrum mächtige Ströme geladener Teilchen – sogenannte Jets – in den Weltraum hinaus. Der markante Jet von Messier 87 (M87) im Sternbild Jungfrau ist über Entfernungen von 3000 Lichtjahren sichtbar und lässt sich über das gesamte elektromagnetische Spektrum beobachten. Er wird von der zentralen Maschine im Herzen der Galaxie angetrieben: dem extrem massereichen Schwarzen Loch, das etwa sechs Milliarden Mal so massereich ist wie unsere Sonne. Der genaue Ort, an dem Jets um das Schwarze Loch entstehen, ist noch unbekannt. Mit Daten des Event Horizon Telescope (EHT) aus dem Jahr 2021 hat ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Saurabh (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, MPIfR), Hendrik Müller (National Radio Astronomy Observatory, NRAO) und Sebastiano von Fellenberg (ehemals MPIfR, derzeit am Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, CITA) erste Hinweise auf die Basis des Jets in M87 gefunden. Die Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
Verschiedene Skalen beobachten
M87*, das extrem massereiche Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M87, ist etwa 55 Millionen Lichtjahre (5 × 10²⁰ Kilometer) von der Erde entfernt. Im Jahr 2019 gingen die ersten Bilder seines Schattens und des leuchtenden Rings aus heißem Gas um ihn herum um die Welt. Um solche Strukturen aufzulösen, müssen Radioteleskope auf der ganzen Welt zu einem einzigen virtuellen Teleskop wie dem EHT kombiniert werden. Diese Technik wird als Very Long Baseline Interferometry (VLBI) bezeichnet. Die auf diese Weise erzeugten Aufnahmen sind empfindlich für Strahlung auf unterschiedlichen räumlichen Skalen, abhängig von den Abständen zwischen den Teleskopen (Basislinien): Mit langen Basislinien von mehreren tausend Kilometern lassen sich die kleinsten Strukturen – wie der leuchtende Ring – um M87* abbilden. Kurze Basislinien von einigen hundert Metern zeigen hingegen Strahlung von viel ausgedehnteren Strukturen in M87, beispielsweise dem Jet. Dafür bleiben ihnen Details in der Nähe des Schwarzen Lochs verborgen. Mittellange Basislinien mit einigen hundert bis einigen tausend Kilometern sind das wichtige Bindeglied. Mit ihnen lässt sich eine Verbindung zwischen dem Material um das Schwarze Loch und dem Jet herstellen. Genau diese mittellangen Basislinien ermöglichten es dem Forschungsteam, die wahrscheinliche Position der Jet-Basis zu bestimmen. „Diese Studie ist ein erster Schritt, um theoretische Ideen über den Ursprung von Jets mit direkten Beobachtungen zu verbinden. Das Identifizieren der möglichen Basis des Jets und seiner Verbindung zum Schatten des Schwarzen Lochs fügt ein wichtiges Puzzleteil hinzu und ermöglicht es, die Funktionsweise der zentralen Maschine besser zu verstehen“, erklärt Saurabh.
Der entscheidende Unterschied
Die Forschenden finden Hinweise auf die Basis des Jets, indem sie die Intensität der Radiostrahlung auf verschiedenen räumlichen Skalen vergleichen: Auf kurzen bis mittellangen Basislinien ist die gemessene Intensität höher als auf langen Basislinien. Das bedeutet, dass das, was mit langen Basislinien beobachtet wird – der leuchtende Ring aus heißem Gas um das Schwarze Loch – nicht allein für die gemessene Radiostrahlung verantwortlich ist. Die aktuellen Daten zeigen nun, dass ein Teil der fehlenden Strahlung auf mittellange Basislinien entfällt. Eine mögliche Erklärung ist der Jet, der mit dem EHT bei einer Radiofrequenz von 230 Gigahertz (GHz) bisher noch nicht beobachtet wurde.
Bei den EHT-Beobachtungen aus den Jahren 2017 und 2018 fehlten die mittellangen Basislinien, um einen Jet zu erkennen. Mit den kürzlich veröffentlichten Daten konnte Saurabhs Team jedoch mit zahlreichen Modellberechnungen zeigen, dass sich ein Teil der fehlenden Strahlung am besten durch eine zusätzliche kompakte Region erklären lässt. Aus unserer Perspektive ist diese etwa 0,09 Lichtjahre von M87* entfernt und gehört zur Basis des Jets. Die Position der kompakten Region scheint mit dem südlichen Arm eines Radiojets übereinzustimmen, den Forschende im Jahr 2018 bei einer anderen Frequenz (86 GHz) entdeckten. „Wir haben den inneren Teil des Jets von M87 viele Jahre lang mit globalen VLBI-Experimenten beobachtet, wobei die Auflösung immer weiter verbessert wurde, und schließlich gelang es uns 2019, den Schatten des Schwarzen Lochs aufzulösen. Es ist erstaunlich zu sehen, dass wir diese bahnbrechenden Beobachtungen über mehrere Frequenzen hinweg allmählich kombinieren können und sich das Bild der Region, aus der der Jet startet, vervollständigt“, sagt Hendrik Müller.
Wie geht es weiter?
Die aktuelle Studie zeigt, dass diese interessanten Strukturen um M87* sichtbar werden, wenn man bei Radiofrequenzen von 230 GHz mittellange Basislinien verwendet. Allerdings sind weitere Beobachtungen mit dem EHT erforderlich, um die Form des Jets genauer zu bestimmen. Mit diesen Daten werden sich dann Strukturen wie die Jet-Basis nicht nur ableiten, sondern direkt abbilden lassen. Das eröffnet wiederum neue Möglichkeiten, die unmittelbare Umgebung extrem massereicher Schwarzer Löcher zu untersuchen und Theorien zur Physik Schwarzer Löcher zu überprüfen. „Neue Beobachtungen, die derzeit mit Unterstützung des MPIfR korreliert und kalibriert werden, werden bald durch das Large Millimetre Telescope in Mexiko ergänzt. Dadurch wird eine noch schärfere Sicht auf die Region möglich, aus der der Jet stammt“, sagt Sebastiano von Fellenberg.
----------------------------------------
Zusatzinformationen:
Die folgenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die mit dem MPIfR affiliiert sind, sind an der aktuellen Veröffentlichung beteiligt: Saurabh, Sebastiano D. von Fellenberg, Michael Janssen, Thomas P. Krichbaum, Dhanya G. Nair, Walter Alef, Rebecca Azulay, Uwe Bach, Anne-Kathrin Baczko, Silke Britzen, Gregory Desvignes, Sergio A. Dzib, Ralph P. Eatough, Christian M. Fromm, Ramesh Karuppusamy, Joana A. Kramer, Michael Kramer, Jun Liu, Andrei P. Lobanov, Ru-Sen Lu, Nicholas R. MacDonald, Nicola Marchili, Karl M. Menten, Cornelia Müller, Georgios Filippos Paraschos, Alexander Plavin, Eduardo Ros, Helge Rottmann, Alan L. Roy, Tuomas Savolainen, Lijing Shao, Pablo Torne, Efthalia Traianou, Jan Wagner, Robert Wharton, Gunther Witzel, Jompoj Wongphexhauxsorn, J. Anton Zensus, und Guang-Yao Zhao.
Saurabh
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
+49 228 525-366
saurabh@mpifr-bonn.mpg.de
Dr. Hendrick Müller
National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
+1 626 781-0043
hmuller@nrao.edu
Dr. Sebastiano von Fellenberg
Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA)
+1 437 328-5547
sfellenberg@utoronto.ca
Saurabh et al.: Probing jet base emission of M87* with the 2021 Event Horizon Telescope observations. Astronomy & Astrophysics 705 (2026)
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202557022
https://www.mpifr-bonn.mpg.de/pressemeldungen/2026/jet-des-schwarzen-lochs-in-m8...
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, Students, Teachers and pupils
Physics / astronomy
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.
You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).
Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.
You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).
If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).
