Supermassive schwarze Löcher, die sich im Zentrum von Galaxien wie Centaurus A befinden, ernähren sich von Gas und Staub, der von ihrer enormen Anziehungskraft angezogen wird, was gewaltige Mengen an Energie freisetzt. Die meiste Materie, die sich in der Nähe des Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs befindet, fällt hinein. Einige der umgebenden Teilchen entkommen jedoch kurz vor dem Einfangen und werden weit hinaus ins All geblasen: Jets entstehen – eine der geheimnisvollsten und energiereichsten Erscheinungen von Galaxien.

Ergebnisse bereiten den Forschenden Rätsel 

Um diesen Prozess besser zu verstehen, haben sich Astronominnen und Astronomen auf verschiedene Modelle gestützt, wie sich Materie in der Nähe des Schwarzen Lochs verhält. Aber sie wissen immer noch nicht genau, wie Jets in der zentralen Region um das Schwarze Loch gestartet werden und wie sie sich über Skalen ausbreiten können, die größer sind als ihre Wirtsgalaxien, ohne sich zu zerstreuen. Dieses Rätsel zu lösen, ist Ziel der Arbeit am EHT.

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Das neue Bild zeigt, dass der von Centaurus A gestartete Jet an den Rändern heller ist als im Zentrum. Dieses Phänomen ist von anderen Jets bekannt, wurde aber noch nie so ausgeprägt gesehen. „Jetzt können wir theoretische Jet-Modelle ausschließen, die diese Randaufhellung nicht reproduzieren können. Es ist ein auffälliges Merkmal, das uns helfen wird, Jets, die in der Nähe Schwarzer Löcher erzeugt werden, besser zu verstehen“, sagt Matthias Kadler.

An solchen Modellen wird auch an der Universität Würzburg gearbeitet: „In den kommenden Jahren werden wir uns mit neuartigen numerischen Simulationen der Jet-Entstehung und Emissionsberechnungen beschäftigen“, sagt Dr. Christian Fromm (Harvard University), der im Oktober2021 als Nachwuchsgruppenleiter an der JMU beginnen wird.  Weitere EHT-Daten von Centaurus A und anderen, vom EHT beobachteten Quellen werden auch im Rahmen der neuen DFG Forschungsgruppe „Relativistische Jets in Aktiven Galaxien“ studiert, die jüngst über eine Laufzeit von mindestens vier Jahren eingerichtet wurde. Der Sprecher dieser Forschungsgruppe ist Matthias Kadler an der JMU Würzburg.

Allianz von acht Teleskopen aus der ganzen Welt

Mit den neuen EHT-Beobachtungen des Centaurus A-Jets konnte der wahrscheinliche Ort des Schwarzen Lochs am Startpunkt des Jets identifiziert werden. Basierend auf dieser Position sagen die Forschenden voraus, dass zukünftige Beobachtungen bei noch kürzerer Wellenlänge und höherer Auflösung in der Lage wären, das zentrale Schwarze Loch von Centaurus A zu fotografieren. Dies wird allerdings den Einsatz weltraumgestützter Satellitenobservatorien erfordern.

„Diese Daten stammen aus der gleichen Beobachtungskampagne, die das berühmte Bild des Schwarzen Lochs in M87 geliefert hat. Die neuen Ergebnisse zeigen, dass das EHT eine Fundgrube an Daten über die reiche Vielfalt Schwarzer Löcher liefert und es noch mehr zu entdecken gibt", sagt Heino Falcke, EHT-Vorstandsmitglied und Professor für Astrophysik an der Radboud Universität.

Allianz von Forschern aus der ganzen Welt

Um die Galaxie Centaurus A mit dieser beispiellos scharfen Auflösung bei einer Wellenlänge von 1,3 Millimeter zu beobachten, verwendete die EHT-Kollaboration die sogenannte Very Long Baseline Interferometry (VLBI), die gleiche Technik, mit der das berühmte Bild des Schwarzen Lochs in M87 gemacht wurde. Eine Allianz von acht Teleskopen auf der ganzen Welt schloss sich zusammen, um das virtuelle Event Horizon Telescope in Erdgröße zu schaffen. An der EHT-Kollaboration sind mehr als 300 Forscher aus Afrika, Asien, Europa, Nord- und Südamerika beteiligt.

Was ist TANAMI?

Das EHT-Konsortium besteht aus 13 beteiligten Instituten: Das Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, die University of Arizona, die University of Chicago, das East Asian Observatory, die Goethe-Universität Frankfurt, das Institut de Radioastronomie Millimétrique (MPG/CNRS/IGN), das Large Millimeter Telescope, das Max-Planck-Institut für Radioastronomie, das MIT Haystack Observatory, das National Astronomical Observatory of Japan, das Perimeter Institute for Theoretical Physics, die Radboud University und das Smithsonian Astrophysical Observatory.

TANAMI (Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry) ist ein Multi-Wellenlängen-Programm zur Überwachung relativistischer Jets in aktiven galaktischen Kernen des Südhimmels. Dieses Programm hat Centaurus A seit Mitte der 2000er-Jahre mit VLBI bei Zentimeter-Wellenlängen beobachtet. Das TANAMI-Array besteht aus neun Radioteleskopen auf vier Kontinenten, die bei Wellenlängen von 4 und 1,3 Zentimetern beobachten.