Martijn Oei (Caltech) / Dylan Nelson (IllustrisTNG Collaboration).
Die supermassiven Schwarzen Löcher im Zentrum von Galaxien sind nicht nur dekorativ. Die intensive Strahlung, die sie bei ihrer Nahrungsaufnahme abgeben, hilft dabei, Gas und Staub wegzutreiben, aus denen sonst Sterne entstehen würden, und erzeugt so eine Rückkopplung, die das Wachstum der Galaxie begrenzt. Doch ihr Einfluss kann über die Galaxie hinausgehen, in der sie sich befinden. Viele Schwarze Löcher produzieren Jets, und im Fall der supermassiven Versionen können diese Jets Material vollständig aus der Galaxie herausschleudern.
Jetzt bekommen Forscher ein klareres Bild davon, wie weit ihr Einfluss über die Galaxie hinausreichen kann. Eine neue Studie beschreibt die größten jemals beobachteten Jets, die sich über eine Gesamtdistanz von 23 Millionen Lichtjahren (sieben Megaparsec) erstrecken. Bei diesen Entfernungen könnten die Jets problemlos Material in andere Galaxien und durch das kosmische Netz aus dunkler Materie schicken, das das Universum strukturiert.
Extreme Jets
Jets bilden sich in der komplexen Umgebung eines Schwarzen Lochs. Die starke Erhitzung des einfallenden Materials ionisiert und erhitzt es, wodurch elektromagnetische Felder entstehen, die als natürlicher Teilchenbeschleuniger wirken. Dadurch entstehen Jets aus Teilchen, die sich mit einem erheblichen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit bewegen. Diese prallen schließlich auf nahe gelegenes Material und erzeugen Stoßwellen, die auch dieses erhitzen und beschleunigen. Im Laufe der Zeit führt dies zu großflächigen, koordinierten Materialausstößen, wobei das Ausmaß des Jets proportional zu einer Kombination aus der Größe des Schwarzen Lochs und der Menge des Materials ist, von dem es sich ernährt.
Normalerweise bilden Schwarze Löcher an jedem ihrer Pole einen Jet, was zu gepaarten Ausflüssen in entgegengesetzte Richtungen führt. Wir haben viele Beispiele dafür in verschiedenen Größenordnungen gesehen, angefangen von Schwarzen Löchern mit Sternmasse bis hin zu Schwarzen Löchern mit Supermasse, die Quasare bilden können, die hellsten Objekte im Universum.
Die Entdeckung des neuen Jets war das Ergebnis einer organisierten Suche nach großen Jets, die im Radiowellenlängenbereich an einem Observatorium namens LOFAR (Low Frequency Array) durchgeführt wurde, das Teile des Himmels der nördlichen Hemisphäre abdeckt. Die mit diesem Teleskop erhaltenen Daten wurden von einer Kombination aus maschinellem Lernen und freiwilligen Bürgerwissenschaftlern gescannt. Dieses Programm hat über 11.000 Jets identifiziert, die Entfernungen von Megaparsec (jeder Parsec entspricht etwas mehr als 3 Lichtjahren) abdecken. Der am Mittwoch veröffentlichte Artikel beschreibt den größten dieser Jets, der nach einem Riesen aus der griechischen Mythologie Porphyrion genannt wurde.
Bei den ersten Folgebeobachtungen ging es darum, die Galaxie zu finden, die die Jets erzeugt hat. Es gab zwei Objekte ungefähr an der richtigen Stelle, aber eines davon hatte Ausbuchtungen, die sich entlang der Achse der Jets erstreckten, was darauf hindeutete, dass es die wahrscheinlichste Quelle war. Die Galaxie ist etwa zehnmal massereicher als die Milchstraße, und Spektroskopie zeigt, dass wir sie so betrachten, wie sie etwa 6 Milliarden Jahre nach dem Urknall existierte, also etwas mehr als die Hälfte der Zeit vor heute.
