Astronomen haben mit dem James Webb-Weltraumteleskop eine wichtige Beobachtung darüber gemacht, wie supermassereiche Schwarze Löcher Materie verbrauchen. Die Studie, die sich auf die 13 Millionen Lichtjahre entfernte Circinus-Galaxie konzentriert, zeigt, dass fast der gesamte Staub und das Gas, das das Schwarze Loch antreibt, in einem dichten Ring konzentriert ist und nicht, wie bisher angenommen, durch Ausflüsse gestreut wird. Diese Entdeckung stellt jahrzehntelange Modelle in Frage und liefert ein klareres Bild davon, wie Galaxien Infrarotlicht aussenden.
Die unerwartete Struktur der Treibstoffversorgung eines Schwarzen Lochs
Jahrelang glaubten Wissenschaftler, dass die hellsten Infrarotemissionen aktiver Galaxien hauptsächlich von heißen Gasströmen erzeugt werden, die von Schwarzen Löchern ausgestoßen werden. Webbs hochauflösende Bilder zeigen jedoch das Gegenteil: Ungefähr 87 % des leuchtenden Staubs befinden sich in einer Compact Disk, die das Schwarze Loch speist, wobei weniger als 1 % als Abgas ausgestoßen wird. Diese als „Torus“ bekannte Struktur fungiert sowohl als Trichter als auch als Regulator – sie leitet Material nach innen und kontrolliert gleichzeitig, wie Energie entweicht.
„Seit den 90er Jahren war es nicht mehr möglich, übermäßige Infrarotemissionen zu erklären … die Modelle berücksichtigen entweder nur den Torus oder die Ausflüsse, können diesen Überschuss aber nicht erklären.“ – Enrique Lopez-Rodriguez, University of South Carolina
Warum das wichtig ist: Unser Verständnis von Galaxien verfeinern
Die neuen Erkenntnisse sind bedeutsam, weil sie eine Neubewertung der Art und Weise, wie galaktische Energie erzeugt wird, erzwingen. Schwarze Löcher sind zentrale Motoren in vielen Galaxien, und die genaue Modellierung ihres Verhaltens ist entscheidend für das Verständnis der galaktischen Entwicklung. Die alten Modelle waren unvollständig. Die Diskrepanz zwischen vorhergesagtem und beobachtetem Infrarotlicht gibt Astronomen seit Jahrzehnten Rätsel auf, und diese Forschung liefert endlich eine überzeugende Erklärung: Die Brennstoffquelle ist weitaus fokussierter als bisher angenommen.
Wie die Entdeckung gemacht wurde
Diesen Durchbruch erzielte das Team mit dem Aperture Masking Interferometer von Webb, einem fortschrittlichen Werkzeug, das die Auflösung des Teleskops effektiv verdoppelt, indem es Licht aus mehreren kleinen Öffnungen kombiniert. Diese Technik ermöglichte es den Forschern, scharfe Bilder des Zentrums der Circinus-Galaxie zu rekonstruieren und die zuvor verborgenen Details der Nahrungszone des Schwarzen Lochs zu enthüllen. Dies ist das erste Mal, dass ein weltraumgestütztes Infrarot-Interferometer zur Untersuchung eines Objekts außerhalb unserer Milchstraße eingesetzt wird, was die Tür für ähnliche Beobachtungen anderer Schwarzer Löcher öffnet.
Die Zukunft der Schwarzlochforschung
Um zu bestätigen, ob Circinus ein Ausreißer oder ein Vertreter anderer Schwarzer Löcher ist, planen Wissenschaftler, die Stichprobengröße zu erweitern. Eine statistische Untersuchung von einem Dutzend oder zwei Dutzend Schwarzen Löchern ist erforderlich, um die gemeinsamen Muster von Akkretionsscheiben und Ausflüssen zu bestimmen. Diese verfeinerten Daten werden genauere Modelle der galaktischen Energieproduktion und ein tieferes Verständnis dieser mysteriösen kosmischen Motoren ermöglichen.
Die Entdeckung unterstreicht die Fähigkeit neuer Technologien wie Webb, lang gehegte Annahmen zu widerlegen und einen klareren Blick auf die extremsten Phänomene des Universums zu ermöglichen.
