Supermassives Schwarzes Loch feuert hochenergetischen Strahl direkt auf die Erde

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Eine NASA-Mission beobachtete ein supermassereiches Schwarzes Loch, das aus 400 Millionen Lichtjahren Entfernung einen energiereichen Strahl auf die Erde richtete.

Der Markarian 421 simuliert einen Hochenergiestrahl. Foto: NASA/Pablo Garcia — Der Markarian 421 simuliert einen Hochenergiestrahl. Foto: *NASA/Pablo Garcia*

Aktive supermassereiche Schwarze Löcher sind von einer rotierenden Materiescheibe, der sogenannten Akkretionsscheibe, umgeben, die ihnen im Laufe der Zeit „Nahrung“ liefert. Ein Teil der Materie, die sie nicht aufnehmen können, wird dann zu den Polen transportiert und dort mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ausgestoßen. Bei diesem Vorgang entsteht extrem helle, energiereiche elektromagnetische Strahlung. In einigen Fällen, wie beispielsweise bei der jüngsten Entdeckung der NASA, richten sich die Strahlen bei einem als Blazar bezeichneten Ereignis direkt auf die Erde, berichtete Live Science am 30. Juli.

Der Blazar mit dem Namen Markarian 421 befindet sich im Sternbild Großer Bär und wurde von der im Dezember 2021 gestarteten NASA-Mission Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) beobachtet. IXPE untersucht eine Eigenschaft von Magnetfeldern namens Polarität, die sich auf die Richtung des Magnetfelds bezieht. Die Polarisation des Jets von Markarian 421 zeigt, dass ein Teil des Jets, in dem die Teilchen beschleunigen, auch ein Magnetfeld mit einer verdrehten Struktur aufweist.

Blazarstrahlen erstrecken sich über Millionen von Lichtjahren durch den Weltraum, doch der Mechanismus, der sie erzeugt, ist noch nicht gut verstanden. Die neue Entdeckung rund um den Strahl von Markarian 421 könnte jedoch dazu beitragen, Licht auf dieses kosmische Phänomen zu werfen, sagte Laura Di Gesu, Astrophysikerin bei der italienischen Weltraumagentur und Leiterin des Forschungsteams.

Der Hauptgrund für die Helligkeit der Jets aktiver supermassereicher Schwarzer Löcher liegt darin, dass die Teilchen annähernd Lichtgeschwindigkeit erreichen, enorme Energie abgeben und gemäß Einsteins spezieller Relativitätstheorie agieren. Die Helligkeit der Blazerstrahlen wird außerdem erhöht, weil ihre Ausrichtung auf die Erde die Wellenlänge des Lichts verstärkt und so sowohl die Frequenz als auch die Energie zunimmt. Aufgrund dieser beiden Effekte können die entstehenden Blazare heller sein als das gesamte Licht aller Sterne in der Galaxie zusammen. Jetzt verwendet IXPE dieses Licht, um den physikalischen Mechanismus im Zentrum des Strahls von Markarian 421 zu kartieren und die Quelle des leuchtenden Strahls zu identifizieren.

Die IXPE-Datenanalyse zeigt, dass die Strahlpolarisation bei der ersten und zweiten Beobachtung auf 0 % abfällt. Das Team stellte fest, dass das rotierende Magnetfeld einem Korkenzieher ähnelt. Die Messung elektromagnetischer Strahlung in Form von optischem, Infrarot- und Radiolicht hat keinen Einfluss auf die Stabilität und Struktur des Strahls. Dies bedeutet, dass sich die Stoßwelle entlang des verdrehten Magnetfelds von Markarian 421 ausbreitet. Die neue Entdeckung liefert den bisher deutlichsten Beweis dafür, dass das verdrehte Magnetfeld zur Stoßwelle beiträgt, die die Teilchen im Strahl beschleunigt.

Das Team plant, Markarian 421 weiter zuerforschen und weitere Blazare mit ähnlichen Eigenschaften zu identifizieren, um den Mechanismus hinter dem Phänomen zu verstehen.

An Khang (laut Live Science )

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