Eine künstlerische Darstellung funkelnder Hotspots aus dem Zentrum der Galaxie.Foto: Keio University

Mysteriöse Radio-Signale: Forscher beobachten „funkelndes Herz der Milchstraße“

Von 26. Mai 2020 Aktualisiert: 26. Mai 2020 18:34
Das Herz der Milchstraße schlägt – und funkelt im Millimeterwellenbereich. Das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie erzeugt jedoch keine Emissionen, sodass die Signale von Objekten unmittelbar vom Ereignishorizont stammen müssen und Forschern Einblicke in ihre rätselhafte Umgebung bieten können.

Mit Hilfe des Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) entdeckten Forscher das pulsierende Herz der Milchstraße. Das Flackern im Millimeterwellenbereich beruht vermutlich auf rotierenden Radiopunkten am innersten Rand des Ereignishorizonts, unmittelbar bevor das Schwarze Loch alles verschlingt. Der Ereignishorizont ist die Grenze des Bereichs, aus dem kein Licht mehr herauskommen kann.

Die enorme Gravitation und die kleine Umlaufbahn – etwa halb so groß wie die des Merkurs – ermöglichen ungeahnte Einblicke in die Raumzeit.

„Es ist bekannt, dass Sagittarius (Sgr) A* manchmal in Millimeter-Wellenlängen aufflackert“, sagte Yuhei Iwata, Doktorand an der Keio-Universität in Japan. „Diesmal erhielten wir mit ALMA qualitativ hochwertige Daten über die Variation.“ In ihrer Studie bestätigten die Forscher zwei Trends: Quasiperiodische Variationen mit einer typischen Zeitskala von 30 Minuten und stundenlange langsame Variationen.

Astronomen vermuten, dass sich im Zentrum von Sgr A* und der Milchstraße ein supermassives Schwarzes Loch mit einer Masse von vier Millionen Sonnen befindet. Das Schwarze Loch selbst erzeugt keine Art von Emission. Die Quelle der Emission ist die brennende gasförmige Scheibe um das Schwarze Loch herum. Das Gas um das Schwarze Loch verschwindet nicht direkt, sondern rotiert und bildet eine Akkretionsscheibe.

„Je schneller das Objekt, desto schwieriger das Foto“ Professor Oka über das Fotografieren bei annähernder Lichtgeschwindigkeit

Das Team fand heraus, dass die Variationsperiode von 30 Minuten mit der Umlaufperiode des innersten Randes der Akkretionsscheibe mit dem Radius von 0,2 Astronomischen Einheiten vergleichbar ist. Zum Vergleich: Merkur, der innerste Planet des Sonnensystems, kreist in einer Entfernung von 0,4 Astronomischen Einheiten um die Sonne. Eine Astronomische Einheit entspricht dem Abstand zwischen Erde und Sonne oder etwa 150 Millionen Kilometer. Berücksichtigt man die kolossale Masse im Zentrum des Schwarzen Lochs, so ist seine Gravitationswirkung auch in der Akkretionsscheibe extrem.

Das Szenario der Forscher lautet wie folgt: In der Scheibe bilden sich sporadisch Hotspots, die um das Schwarze Loch kreisen und starke Millimeterwellen aussenden. Nach Einsteins Spezieller Relativitätstheorie wird die Emission verstärkt, wenn sich die Quelle mit annähernd Lichtgeschwindigkeit auf den Beobachter zubewegt. Die Rotationsgeschwindigkeit der Innenkante der Akkretionsscheibe ist recht groß, sodass dieser außergewöhnliche Effekt entsteht.

„Im Allgemeinen gilt: Je schneller die Bewegung ist, desto schwieriger ist es, ein Foto des Objekts zu machen“, sagte Keio-Professor Tomoharu Oka. Ein Foto sei jedoch gar nicht nötig, denn „die Variation der Emission selbst liefert überzeugende Erkenntnisse für die Gasbewegung, so der Astronom. Aus weiteren Beobachtungen erhoffen sich die Forscher weitere Erkenntnisse über den Moment der Gasabsorption durch das Schwarze Loch, um schließlich die rätselhafte Umgebung des supermassiven Schwarzen Lochs zu verstehen.

(Mit Material des Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA))


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