FRANKFURT / LONDON (IT BOLTWISE) – Astronominnen und Astronomen haben in der Milchstraße erstmals einen Mikroblazar nachgewiesen. In dem Doppelsternsystem IRAS 18293−0941 rotiert ein Schwarzes Loch mit einem massereichen Begleiter im Rhythmus von 11,38 Tagen. Ein Jet schießt mit rund 75 Prozent der Lichtgeschwindigkeit ins All und richtet sich dabei nahezu direkt auf die Erde. Dadurch lassen sich extreme Hochenergie-Effekte jetzt nicht nur aus fernen Galaxienkernen, sondern innerhalb unserer kosmischen Nachbarschaft untersuchen.
Die Entdeckung wirkt auf den ersten Blick wie ein Glückstreffer des Himmels: Ein Objekt in unserer Galaxie, das aufgrund seiner Lage hinter dichtem interstellarem Staub in normalen optischen Aufnahmen praktisch unsichtbar ist, zeigt nun über Radiobeobachtungen seine wahre Ausrichtung. Im Zentrum steht das Doppelsternsystem IRAS 18293−0941, etwa 12.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Es besteht aus einem massereichen Stern und einem kompakten Schwarzen Loch, die einander alle 11,38 Tage umkreisen. Ausgerechnet in dieser engen Konstellation entsteht ein Phänomen, das in der Fachwelt als Mikroblazar bezeichnet wird: Ein relativistischer Materie-Jet richtet sich so nah an unsere Sichtlinie, dass selbst extrem energiereiche Prozesse messbar werden.
Technisch betrachtet ist der entscheidende Punkt nicht nur, dass ein Schwarzes Loch Gas abreißt, sondern dass daraus zwei gegenläufige Jets entstehen. Das Schwarze Loch entreißt seinem Begleiter kontinuierlich Materie, verschlingt einen Teil davon und schleudert den Rest entlang zweier Jets ins Weltall. Einer dieser Strahlen zeigt fast geradewegs auf die Erde, der andere weg von uns. Der Jet besitzt laut den beschriebenen Messungen rund 75 Prozent der Lichtgeschwindigkeit – damit spielen relativistische Effekte eine dominante Rolle. Solche Effekte verstärken im beobachteten Strahlungsbereich die scheinbare Helligkeit, während der Gegenjet im Radiobereich optisch beziehungsweise in manchen anderen Wellenlängen deutlich weniger auffällig erscheint.
Dass die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Geometrie überhaupt eindeutig klären konnten, lag an einer Kombination aus hochauflösender Funkinterferometrie und exakter Astrometrie. Ein internationales Team aus Spanien, den Niederlanden und Argentinien verband langjährige Beobachtungen an spanischen Observatorien mit Detaildaten globaler Radioteleskope. Den Durchbruch lieferte das European VLBI Network (EVN), ein weltweiter Verbund von Radioteleskopen, der in der Lage ist, sehr kleine Winkelpositionen am Himmel zu bestimmen. Zusätzlich brachte das Weltraumteleskop Gaia präzise Positionsdaten ein. Zusammen bestätigten die resultierenden Messungen zweifelsfrei: Der Jet gehört unmittelbar zu dem Sternsystem IRAS 18293−0941. Damit wird auch verständlich, warum das Objekt bereits Jahrzehnte zuvor katalogisiert wurde, aber dann im Alltag der Beobachtungspraxis gewissermaßen unterging.
Die Wirkung eines Jet auf seine Umgebung lässt sich anschließend gleich mehrfach in unterschiedlichen Skalen greifen. Das Team beschreibt, dass der „unsichtbare“ Zwillingsjet dennoch Spuren hinterlässt: Im Radiobereich konnte das südafrikanische Radioteleskop MeerKAT eine etwa 100 Lichtjahre große Schockblase sowie einen hellen Hotspot nachweisen. Dort prallt der Strahl mit voller Wucht auf eine dichte Molekülwolke und sorgt für Beschleunigung auf der jeweiligen Kontaktfläche. Interessant ist dabei die physikalische Arbeitsteilung, wie Ko-Autor Pedro Luque-Escamilla es sinngemäß auf den Punkt bringt: Der Jet liefert die Beschleunigung, während die Wolke für den sichtbaren Schein sorgt. Genau diese Kopplung von relativistischen Teilchenflüssen und „Target Material“ im interstellaren Medium macht Mikroblazare für die Astrophysik so wertvoll, weil sie Modellannahmen zu Energietransport und Strahlungsprozessen direkt testen.
Noch eine Ebene weiter geht die Beobachtung extrem energiereicher Photonen. An der Aufprallstelle von IRAS 18293−0941 registrierten Hochenergie-Observatorien wie LHAASO (China), HAWC (Mexiko) und H.E.S.S. (Namibia) ultrahochenergetische Gammastrahlung. Einzelne gemessene Photonen erreichten Energiewerte von über 100 Billionen Elektronenvolt, also 100 TeV. Das liegt deutlich über dem, was der Teilchenbeschleuniger LHC am CERN als Maximalwert anstrebt – in der hier genannten Einordnung ist es mehr als das Zehnfache der Maximalenergie des LHC. Für die Interpretation ist dabei weniger entscheidend, „wer“ die höchsten Energien erreicht, sondern dass die Milchstraße nun eine Quelle liefert, die in Wellenlängenregimen beobachtbar wird, die sonst häufig aus fernen Galaxienkernen bekannt sind.
Damit verschiebt sich das Beobachtungsfenster der Astrophysik: Ein Meilenstein entsteht vor allem daraus, dass Phänomene, die bisher eher in Millionen Lichtjahre entfernten Regionen untersucht wurden, jetzt innerhalb der Milchstraße direkt verfolgt werden können. Zeitliche Entwicklung spielt dabei eine zentrale Rolle, denn der Jet ist an die Umlaufdynamik und an die Wechselwirkung mit dem interstellaren Medium gekoppelt. Das Team plant deshalb weitere koordinierte Beobachtungskampagnen, um den zeitlichen Verlauf des Jets und die Konsequenzen für die Umgebung im Detail zu entschlüsseln. Solche Kampagnen sind auch deshalb anspruchsvoll, weil Radiobeobachtungen, Hochenergie-Gammastrahlung und die astrometrische Einordnung unterschiedliche Messroutinen, Verzögerungszeiten und Unsicherheiten mitbringen – im Ergebnis aber genau die Trennung zwischen Geometrie, Partikelbeschleunigung und Strahlungsemission ermöglichen.
Für die Forschung ist der Fund mehr als eine zusätzliche Quelle im Katalog: Er liefert ein konkretes Zielsystem, an dem sich Modelle zu Jet-Bildung, Materietransport und Kopplung an Gaswolken im Detail überprüfen lassen. Gleichzeitig zeigt er, wie stark moderne Messketten inzwischen ineinandergreifen: EVN für die präzise Ausrichtung, Gaia für die Positionsreferenz, ergänzende Radioteleskope für großskalige Strukturen und Hochenergie-Instrumente für die Partikel-„Endprodukte“ in Form von Gammastrahlung. In Summe entsteht ein Bild, das den Mikroblazar als Labor im eigenen galaktischen Hinterhof positioniert – mit dem Potenzial, die nächsten Schritte der Jet-Astrophysik messbar und zeitlich aufgelöst voranzutreiben.
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