Durch die Zusammenschaltung von zwölf über die Erde verteilten Radioteleskopen ist Wissenschaftern ein astronomischer Rekord geglückt: Das internationale Team hat die ferne aktive Galaxie OJ 287 im Radiobereich des Spektrums mit einer bisher unerreichten Winkelauflösung beobachtet.
Bei der eingesetzten Technik der Very Long Baseline Interferometry (VLBI) wurden die Signale von terrestrischen Radioteleskopen und dem russischen Satelliten Spektr-R so miteinander kombiniert, dass ein virtuelles Radioteleskop namens Radioastron mit einem Durchmesser von 193.000 Kilometer entsteht. Dieses gewaltige Instrument gewährte den Forschenden einen Blick in das Herz einer Galaxie, in dem ein Paar von supermassereichen Schwarzen Löchern vermutet wird.
20-Cent-Münze auf dem Mond
Die Beobachtungen von OJ 287 wurden bei vier verschiedenen Wellenlängen durchgeführt. Die resultierenden Bilder bei 1,3 Zentimeter Wellenlänge erreichen eine rekordverdächtige Auflösung von etwa zwölf Mikrobogensekunden. Um eine Vorstellung zu bekommen, was das bedeutet: Das entspricht der Größe einer 20-Cent-Münze auf der Oberfläche des Mondes.
OJ 287 befindet sich in einer Entfernung von fünf Milliarden Lichtjahren von der Erde im Sternbild Krebs. Sie gehört zur Klasse der Blazar-Galaxien, die sich durch starke und variable Emissionen aus der unmittelbaren Nähe eines supermassereichen zentralen Schwarzen Lochs auszeichnen.
Zwei Flares alle zwölf Jahre
Die im "Astrophysical Journal" veröffentlichten interferometrischen Aufnahmen bei allen vier Wellenlängen zeigen durchweg mehrere Emissionsknoten in einem stark gekrümmten Plasmastrahl (Jet). Die Beobachtungen stützen die Hypothese, dass im Kern von OJ 287 zwei umeinander rotierende supermassereiche Schwarze Löcher existieren. Man nimmt an, dass sich das sekundäre Schwarze Loch in diesem System auf einer engen, elliptischen Umlaufbahn befindet, die die Akkretionsscheibe des primären Schwarzen Lochs zweimal alle zwölf Jahre durchquert, dabei starke Flares erzeugt und zur Präzession der Rotationsachse des primären Schwarzen Lochs führt.
"Eine der wichtigsten Fragen im Zusammenhang mit der Entwicklung supermassereicher Schwarzer Löcher ist zur Zeit, wie das Paar Schwarzer Löcher am Ende verschmelzen kann – das so genannte 'Final Parsec Problem'. Die Theorie besagt, dass der Abstand zwischen den beiden Schwarzen Löchern aufhört zu schrumpfen, nachdem sie Sterne und Gas in der Umgebung komplett verdrängt haben", sagt Andrei Lobanov vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR), einer der Hauptautoren der Arbeit.
Mögliche Quelle von Gravitationswellen
An diesem Punkt kommt die Gravitationsstrahlung ins Spiel und bewirkt, dass sich die beiden Schwarzen Löcher immer weiter annähern, bis sie schließlich miteinander verschmelzen. Das erwartete binäre System supermassereicher Schwarzer Löcher in OJ287 ist so nahe, dass es Gravitationswellen aussenden sollte, die in naher Zukunft mit Pulsar Timing Arrays nachgewiesen werden könnten. (red, 22.1.2022)