Von Will Dunham
WASHINGTON (Reuters) – Zwei mächtige Energiestrahlen wurden entdeckt, die von einem supermassiven Schwarzen Loch in einer fernen Galaxie in entgegengesetzte Richtungen getrieben werden – die größten jemals entdeckten Jets dieser Art, die etwa den 140-fachen Durchmesser unserer riesigen Galaxie, der Milchstraße, überspannen.
Das Schwarze Loch liegt im Herzen einer Galaxie, etwa 7,5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt, also 9,5 Billionen Kilometer. Aufgrund der Zeit, die das Licht benötigt, um sich fortzubewegen, ist die Beobachtung großer Entfernungen wie eine Zeitreise in die Vergangenheit, da diese Beobachtungen aus einer Zeit stammen, als das Universum weniger als halb so alt war wie heute.
Schwarze Löcher sind außerordentlich dichte Objekte, deren Schwerkraft so stark ist, dass selbst Licht nicht entkommen kann. Die meisten Galaxien, einschließlich der Milchstraße, haben in ihrem Kern ein großes Schwarzes Loch. Einige von ihnen schießen von ihren beiden Polen aus hochenergetische Strahlen aus Teilchen und Magnetfeldern in den Weltraum, während sie aufgrund ihrer immensen Gravitationskraft Materie wie Gas, Staub und Sterne verschlingen, die auf sie fallen.
Die beiden in der neuen Studie dokumentierten Jet-Strukturen – mithilfe des Low-Frequency Array (LOFAR)-Radioteleskops, einer Antennenanordnung mit Sitz in den Niederlanden – erstrecken sich von Spitze zu Spitze über 23 Millionen Lichtjahre.
Diese überhitzten Jets, die durch heftige Ereignisse rund um das Schwarze Loch verursacht werden, bestehen aus subatomaren Teilchen, sogenannten Elektronen und Positronen, und Magnetfeldern, die sich mit einer Geschwindigkeit bewegen, die nahe der Lichtgeschwindigkeit liegt.
Forscher nannten diese beiden Jets Porphyrion (ausgesprochen arm-FEER-i-ahn), nach einem Riesen aus der antiken griechischen Mythologie. Porphyrion ist etwa 30 % länger als der bisherige Rekordhalter für diesen Jettyp.
„Jet-Systeme wie Porphyrion scheinen zu den energiereichsten Spektakeln zu gehören, die es seit dem Urknall im Universum gegeben hat“, sagte der Caltech-Astrophysiker Martijn Oei, Hauptautor der in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Studie, und bezog sich dabei auf das Ereignis, das das Universum ins Leben rief vor etwa 13,8 Milliarden Jahren.
„Im Allgemeinen geht man davon aus, dass sich Jets bilden, wenn magnetisierte Materie auf ein rotierendes Schwarzes Loch fällt“, fügt Martin Hardcastle, Astrophysiker und Co-Autor der Studie an der University of Hertfordshire, England, hinzu. „Sie müssen durch einen kontinuierlichen Fall von Materie in das Schwarze Loch angetrieben werden, in der Größenordnung von einer Sonnenmasse (der Masse der Sonne) pro Jahr Materie. »
Solche für das bloße Auge unsichtbaren Jets beginnen klein und werden mit der Zeit größer.
„Wir wissen seit einiger Zeit, dass Schwarze Löcher diese Jets erzeugen können. Aber das Interessante ist, dass die Jets lange an Ort und Stelle bleiben müssen, um eine große Struktur wie diese zu erzeugen – etwa eine Milliarde Jahre“, sagte Hardcastle.
Porphyrions Jets erstrecken sich weit über ihre Heimatgalaxie hinaus und haben eine Energieabgabe, die der von Billionen von Sternen wie der Sonne entspricht.
„Dies entspricht der Energie, die bei den katastrophalsten kosmischen Kollisionen freigesetzt wird: zum Beispiel solchen, die auftreten, wenn zwei Galaxienhaufen, von denen jeder manchmal Tausende von Galaxien enthält, verschmelzen“, sagte Oei.
„Die Tatsache, dass es sich so weit von seinem ursprünglichen Schwarzen Loch entfernt, bedeutet, dass es Energie, Teilchen und Magnetfelder in die Hohlräume des kosmischen Netzes transportieren kann, die Räume zwischen Clustern und Filamenten von Galaxien, die, wie wir wissen, den großen Maßstab bilden.“ Struktur des Universums. Dies könnte uns helfen, die allgegenwärtigen Magnetfelder im aktuellen Universum zu verstehen“, sagte Hardcastle.
Solche Jets könnten Gas im interstellaren Raum erwärmen und so die Bildung neuer Sterne verhindern, die kalte Gaswolken erfordern, und könnten bewohnbare Planeten beschädigen, sagten die Forscher.
Das supermassive Schwarze Loch der Milchstraße verfügt in seinem aktuellen Ruhezustand nicht über solche Jets.
„Die wichtigste Erkenntnis ist, dass Jets von Schwarzen Löchern unter günstigen Umständen so groß werden können wie die großen kosmischen Strukturen im Universum – Galaxienhaufen, kosmische Filamente, kosmische Hohlräume“, sagte Oei. „Das bedeutet, dass einzelne Schwarze Löcher einen Einflussbereich haben können, der weit über die Galaxie hinausgeht, in der sie sich befinden.“ »
(Berichterstattung von Will Dunham, Redaktion von Lisa Shumaker)