Astronomen der Northwestern University haben einen heißen Materiewind am supermassereichen Schwarzen Loch Sagittarius A* im Zentrum der Milchstraße nachgewiesen. Die Entdeckung schließt eine 50 Jahre alte Forschungslücke. Mithilfe der Teleskope ALMA und Chandra belegten die Forscher, dass das Schwarze Loch seit mindestens 20.000 Jahren Gas in seine Umgebung bläst.
Das Zentrum unserer Galaxie ist ein Ort der Extreme, doch Sagittarius A* gilt im Vergleich zu den monströsen Schwarzen Löchern in fernen Galaxien als relativ ruhig. Diese Ruhe war bisher ein Hindernis für die Forschung: Während aktive Galaxienkerne gewaltige Materie-Jets ausstoßen, die ganze Sternentstehungsgebiete beeinflussen, blieb das Signal unseres eigenen Nachbarn versteckt. Nun haben Mark D. Gorski und Lena Murchikova von der Northwestern University den Beweis geliefert, dass auch ein „leise fressendes“ Schwarzes Loch seine Umgebung aktiv prägt.
Die Lücke im Gas: Wie ALMA den Wind sichtbar machte
Der Durchbruch gelang nicht durch die direkte Sichtung des Windes, sondern durch das Beobachten dessen, was nicht da ist. Das Team nutzte das ALMA-Radioteleskop-Verbund in der chilenischen Atacama-Wüste, um das molekulare Gas in einem Radius von drei Lichtjahren um das Zentrum der Milchstraße zu kartieren. Die resultierenden Bilder waren etwa 80-mal schärfer als alle bisherigen Aufnahmen.
Dabei stießen die Wissenschaftler auf eine auffällige Anomalie: In den dichten Wolken aus extrem kaltem Gas, dessen Temperatur bei etwa -173 Grad Celsius liegt, klafft eine trichterförmige Lücke. Dieser hohlraumartige Korridor weitet sich vom Schwarzen Loch aus in den Raum und weist einen Öffnungswinkel von etwa 45 Grad auf. Es ist, als hätte ein unsichtbarer Besen das eisige Gas beiseite geschoben oder es komplett aus dem Bereich verdrängt.
Röntgenstrahlung als Beweis für Millionen Grad
Um zu verstehen, was diese Lücke verursacht, kombinierten die Forscher die ALMA-Daten mit Archivaufnahmen des Chandra-Weltraumteleskops. Die Ergebnisse waren eindeutig: Genau dort, wo das kalte Gas fehlt, sendet das All helle Röntgenstrahlung aus. Diese Strahlung ist das charakteristische Signal für Gas, das Millionen von Grad heiß ist.
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Wie Spektrum der Wissenschaft detailliert, ergibt sich aus der gegenläufigen Verteilung von kaltem (orangefarbenem) und heißem (blauem) Gas der deutlichste Nachweis eines Ausflusses aus dem galaktischen Zentrum. Der heiße Materiewind aus der unmittelbaren Umgebung von Sagittarius A* heizt das kalte Gas so stark auf oder verdrängt es so effektiv, dass ein kegelförmiger Hohlraum entsteht.
Der Doppelstern IRS 16SW als „Futterlieferant“
Während der Wind Materie ausstößt, stellt sich die Frage, woher der Brennstoff für diesen Prozess kommt. Hier ergänzen neue Erkenntnisse des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) das Bild. Forscher beobachteten kompakte Gaswolken – wie die 2012 identifizierte Wolke G2 –, die auf das Schwarze Loch zustürzen.
Die Analyse der Umlaufbahnen von Objekten wie G1 und G2 deutet darauf hin, dass sie eine gemeinsame Quelle haben. Als plausibler Kandidat wurde der massive Kontaktdoppelstern IRS 16SW identifiziert. In diesem System kollidieren die Sternwinde der beiden Sterne, wodurch Schocks entstehen, die Gas verdichten und in Form von Wolken ablösen. Diese driften dann in Richtung Sagittarius A*.
Die Menge an Materie, die hier bewegt wird, ist im kosmischen Maßstab gering, aber stetig. Laut Techno-Science.net reichen Modelle aus, die zeigen, dass die Absorption einer Wolke mit der Masse der Erde etwa alle zehn Jahre genügt, um die aktuelle Aktivität des Schwarzen Lochs aufrechtzuerhalten.
Eine „kosmische Brise“ statt eines Sturms
Die Entdeckung rückt Sagittarius A* in ein neues Licht: Es ist kein passiver Beobachter im Zentrum der Milchstraße, sondern ein aktiver Gestalter. Allerdings ist die Intensität dieses Prozesses moderat. Die Forscher beschreiben den Materiestrom eher als Brise denn als Unwetter. Im Gegensatz zu den galaxienformenden Stürmen aktiver Schwarzer Löcher ist dieser Wind vergleichsweise schwach, was erklärt, warum er über fünf Jahrzehnte unentdeckt blieb.
Die zeitliche Dimension ist dabei bemerkenswert. Die Daten legen nahe, dass dieser Wind seit mindestens 20.000 Jahren stetig ins All strömt. Dies entspricht exakt den theoretischen Modellen für Schwarze Löcher in einer ruhigen Phase.
Dennoch bleibt die Analyse komplex. Wie Martin Cid Magazine berichtet, ist der Hohlraum asymmetrisch. Es ist unklar, ob auf der gegenüberliegenden Seite ein ähnlicher Kegel existiert, da dort Überreste einer Supernova die Strukturen stark stören. Zudem stützt sich das Ergebnis auf die Geometrie der Gasverteilung und nicht auf eine direkte Messung der Teilchengeschwindigkeit.
Für die Astrophysik ist dieser Fund ein Gewinn, da Sagittarius A* mit einer Entfernung von etwa 26.000 Lichtjahren ein ideales Labor bietet. Die Forscher planen nun, die Region weiter zu beobachten, um die Windgeschwindigkeit direkt zu messen und zu kartieren, wie weit dieser Einfluss in die restliche Galaxie reicht.
