Die NASA-Mission IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) beobachtet ein supermassives Schwarzes Loch, das sich etwa 400 Millionen Lichtjahre von uns entfernt befindet. Seine hochenergetischen Strahl ist dabei allerdings direkt auf unseren Planeten ausgerichtet.
Schwarzes Loch im Blasar Markarian 421: Diese Beobachtung ist neu
Supermassive Schwarze Löcher sind von wirbelnden Materiescheiben umgeben, die Akkretionsscheiben genannt werden und von denen sie sich im Laufe der Zeit nach und nach ernähren. Ein Teil des Materials, das sie nicht verschlucken, wird dann zu ihren Polen gelenkt, wo es mit nahezu Lichtgeschwindigkeit herausgeschleudert wird. Dabei entsteht hochenergetische und extrem helle elektromagnetische Strahlung.
In einigen Fällen, wie bei dem neuesten Beobachtungsobjekt der NASA, Markarian 421 im Sternbild Ursa Major, ist dieser Strahl direkt auf die Erde gerichtet. Derartige Ereignisse sind als Blasare bekannt. Das besondere Schwarze Loch wurde mit dem IXPE untersucht, der im Dezember 2021 startete. Er beobachtet die Ausrichtung der Magnetfelder, die sogenannte Polarisation. Mit Erfolg.
Denn die von Markarian 421 ausgestoßenen Jets brachte für die Astronom*innen eine Überraschung, wie die NASA berichtet: „Dieser Blasar […] überraschte die Wissenschaftler mit dem Nachweis, dass das Magnetfeld in dem Teil des Jets, in dem die Teilchen beschleunigt werden, eine spiralförmige Struktur aufweist.“
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Schwarzes Loch „übertraf Erwartungen“
Die leitende Forscherin hinter der Entdeckung und Astrophysikerin der italienischen Weltraumbehörde, Laura Di Gesu, erklärte dazu weiter: „Wir waren uns sicher, dass der Blasar ein lohnendes Ziel für IXPE sein würde, aber seine Entdeckungen übertrafen unsere besten Erwartungen und zeigten erfolgreich, wie die Röntgenpolarimetrie unsere Fähigkeit bereichert, die komplexe Magnetfeldgeometrie und die Teilchenbeschleunigung in verschiedenen Regionen von relativistischen Jets zu untersuchen.“
Schon frühere Modelle derartiger Blasar-Strahlen hatten angedeutet, dass sie von schraubenförmigen Magnetfeldern begleitet werden. Was man bisher jedoch nicht vorhersagen konnte, war die Tatsache, dass die magnetische Helix Bereiche beherbergt, in denen Teilchen beschleunigt werden.
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Weitere Untersuchung des Phänomens geplant
Noch bemerkenswerter war, dass die Analyse der IXPE-Daten zum Schwarzen Loch zeigte, dass die Polarisierung des Jets zwischen der ersten und der zweiten Beobachtung auf null Prozent fiel. Dies zeigte dem Team, dass sich das Magnetfeld wie ein Korkenzieher drehte. Herman Marshall, Mitautor und Physiker am Massachusetts Institute of Technology (MIT) erklärte, überraschend diese Entdeckung war.
„Wir erkannten, dass die Polarisation in etwa gleich war, aber ihre Richtung machte buchstäblich eine Kehrtwendung und drehte sich innerhalb von zwei Tagen um fast 180 Grad. Bei der dritten Beobachtung, die einen Tag später begann, waren wir erneut überrascht, dass sich die Richtung der Polarisation weiterhin mit der gleichen Geschwindigkeit drehte.“
Herman Marshall (via NASA)
Das Team hinter dieser Forschung beabsichtigt, die Untersuchung von Markarian 421 fortzusetzen und auch andere Blasare mit ähnlichen Eigenschaften zu identifizieren, um einen Mechanismus zu finden, der die extremen und hellen Ausströmungen, die für diese Phänomene charakteristisch sind, antreibt.
Quellen: NASA
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