Astronomie Staub-Donut verbirgt supermassereiches Schwarzes Loch

Eine glühende, Donut-förmige Scheibe aus Staub und Gas verbirgt ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie «Messier 77». Das zeigen Beobachtungen mit dem «Very Large Telescope Interferometer» (VLTI) der Europäischen Südsternwarte (ESO).

Wie ein internationales Forscherteam im Fachjournal «Nature» berichtet, bestätigen die neuen Bilder eine Jahrzehnte alte Theorie über «Aktive Galaxienkerne».

Diese Objekte zählen zu den leuchtkräftigsten im Universum. Es handelt sich um extrem starke Energiequellen, angetrieben von einem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum bestimmter Galaxien. Treibstoff sind grosse Mengen an kosmischem Staub und Gas, die sich spiralförmig auf das Schwarze Loch zubewegen und dabei enorme Energiemengen freisetzen.

Dicker Ring aus Gas und Staub

Bei den schon seit Jahrzehnten bekannten «Aktive Galaxienkernen» wurden verschiedene Erscheinungsbilder beobachtet: Manche strahlen hell im sichtbaren Licht, andere – wie jener in der aktuellen Studie beobachtete Kern von «Messier 77» – leuchten eher gedämpft. Gemäss Theorie haben aber alle, trotz ihrer Unterschiede, die selbe Grundstruktur: ein supermassereiches Schwarzes Loch, das von einem dicken Ring aus Staub und Gas umgeben ist.

Das unterschiedliche Erscheinungsbild der «Aktiven Galaxienkerne» ist dem Standardmodell zufolge darauf zurückzuführen, aus welchem Winkel man von der Erde aus das Schwarze Loch und seinen Staubring betrachtet. Es gab bereits einige Beobachtungen, die diese Theorie stützten, aber es blieben Zweifel, ob der Staubring ein Schwarzes Loch völlig verbergen kann und dadurch der Galaxienkern im sichtbaren Licht weniger hell leuchtet.

Standardmodell wohl korrekt

Die Forschenden um Violeta Gamez Rosas von der niederländischen Universität Leiden hat nun mit dem Instrument «Matisse» am VLTI in der chilenischen Atacama-Wüste das Zentrum der 47 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie «Messier 77» im Infrarot-Bereich beobachtet. Das Instrument kombiniert dabei mittels Interferometrie das Infrarotlicht, das von allen vier Teleskopen des VLT gesammelt wird.

Kombiniert mit Daten anderer Teleskope konnte das Team ein detailliertes Bild des Staubs und seiner verschiedenen Temperaturen – von Raumtemperatur bis zu 1200 Grad Celsius – erstellen und genau feststellen, wo das Schwarze Loch liegen muss. Die Ergebnisse werten sie als Bestätigung des Standardmodells für «Aktive Galaxienkerne».

Auch US-Forscher Robert Antonucci von der University of California in Santa Barbara meint in einem begleitenden Kommentar in «Nature», dass die Studie «der bisher beste Beweis dafür ist, dass das Standardmodell korrekt ist».

https://doi.org/10.1038/s41586-021-04311-7

SDA