Martin Uy (California Institute of Technology) / Dylan Nelson (IllustrisTNG Collaboration).
Die supermassiven Schwarzen Löcher im Zentrum von Galaxien sind nicht nur Dekoration. Die intensive Strahlung, die sie bei der Nahrungsaufnahme aussenden, trägt dazu bei, Gas und Staub zu verdrängen, die sonst Sterne bilden würden, und sorgt so für eine Rückkopplung, die das Galaxienwachstum begrenzt. Doch sein Einfluss könnte weit über die Galaxie hinausgehen, in der es lebt. Viele Schwarze Löcher erzeugen Jets, und im Fall supermassiver Schwarzer Löcher können diese Jets sämtliches Material aus der Galaxie herausschleudern.
Jetzt erhalten Forscher ein klareres Bild davon, welche Auswirkungen diese Jets außerhalb der Galaxie haben. Eine neue Studie beschreibt die größten jemals beobachteten Jets, die sich über eine Gesamtentfernung von 23 Millionen Lichtjahren (sieben Megaparsec) erstrecken. In diesen Entfernungen können Jets leicht Material zu anderen Galaxien und durch das kosmische Netz aus dunkler Materie schicken, das die Struktur des Universums ausmacht.
Extreme Jets
In der komplexen Umgebung in der Nähe des Schwarzen Lochs bilden sich Jets. Durch die starke Erwärmung der fallenden Materialien werden diese ionisiert und erhitzt, wodurch elektromagnetische Felder entstehen, die als natürlicher Teilchenbeschleuniger wirken. Dadurch entstehen Teilchenströme, die sich mit einem großen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. Diese kollidieren schließlich mit nahegelegenem Material und erzeugen Stoßwellen, die sie zusätzlich erhitzen und beschleunigen. Mit der Zeit führt dies zu großräumigen, koordinierten Materialstrahlen, wobei die Größe des Strahls proportional zu einer Kombination aus der Größe des Schwarzen Lochs und der Menge an Material ist, von der es sich ernährt.
Schwarze Löcher bilden typischerweise an jedem ihrer Pole Jets, was zu Doppeljets führt, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Wir haben dafür viele Beispiele in verschiedenen Größenordnungen gesehen, von Schwarzen Löchern mit Sternmasse bis hin zu supermassiven Schwarzen Löchern, die Quasare, die hellsten Objekte im Universum, bilden können.
Die Entdeckung der neuen Jets war das Ergebnis einer systematischen Suche nach großen Jets, die bei Radiowellenlängen an einem Observatorium namens LOFAR (Low Frequency Array) durchgeführt wurde, das Teile des Himmels der nördlichen Hemisphäre abdeckt. Die mit diesem Teleskop gewonnenen Daten wurden durch eine Kombination aus maschinellem Lernen und freiwilligen Bürgerwissenschaftlern gescannt. Dieses Programm identifizierte mehr als 11.000 Jets, die Entfernungen von Megaparsec zurücklegen (jedes Parsec entspricht etwas mehr als 3 Lichtjahren). Das am Mittwoch veröffentlichte Papier beschreibt den größten dieser Jets, der nach einem Riesen aus der griechischen Mythologie Porphyrion genannt wurde.
Zu den ersten Folgebeobachtungen gehörte die Suche nach der Galaxie, die das Phänomen hervorrief. Zwei Objekte befanden sich ungefähr an der richtigen Stelle, aber eines hatte Lappen, die sich entlang der Achse der Jets erstreckten, was darauf hinwies, dass es sich um die wahrscheinlichere Quelle handelte. Die Masse der Galaxie beträgt etwa das Zehnfache der Masse der Milchstraße, und spektroskopische Analysen deuten darauf hin, dass wir sie so betrachten, wie sie etwa sechs Milliarden Jahre nach dem Urknall existierte, also etwas mehr als die Hälfte der Zeitspanne vor unserem heutigen Tag.