Astronomen haben zwei supermassereiche Schwarze Löcher beobachtet, die in einem intensiven kosmischen Tanz umeinander kreisen, was durch Materiejets mit erstaunlichen Windungen offenbart wurde. Das Team verwendete das Event Horizon Telescope, um Bilder aufzunehmen, die bisher ungesehene helikale Strukturen in diesen Auswürfen zeigen.
Der Quasar OJ287, der etwa 1,6 Milliarden Lichtjahre entfernt liegt, beherbergt wahrscheinlich ein Paar supermassereicher Schwarzer Löcher. Während einer Beobachtungskampagne im April 2017 ermöglichte das Teleskopnetzwerk die Unterscheidung von zwei unterschiedlichen Stoßwellen, die sich mit verschiedenen Geschwindigkeiten im Jet ausbreiteten.
Bilder des verwundenen Materiejets von OJ287, der aus einem fernen Schwarzen Loch ausbricht, gesehen vom EHT.
Bildnachweis: EHT Collaboration / E. Traianou Das Event Horizon Telescope, berühmt für seine wegweisenden Aufnahmen von Schwarzen Löchern wie M87* und Sagittarius A*, demonstriert so seinen Nutzen über die reine Bildgebung hinaus. Laut den Forschern ermöglicht dieses Instrument Fortschritte in der Physik von Jets, indem es geometrische Effekte von tatsächlichen physikalischen Prozessen unterscheidet. Diese Methodik erlaubt einen präziseren Vergleich zwischen theoretischen Modellen und beobachteten Daten.
Darüber hinaus haben die Beobachtungen Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten ans Licht gebracht. Diese werden durch den erheblichen Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Jet, der sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, und der viel langsameren umgebenden Materie verursacht. Diese Instabilitäten erzeugen helikale Strukturen, die eine fluktuierende Polarisation produzieren. Drei unterschiedliche polarisierte Komponenten mit entgegengesetzter Rotation wurden identifiziert.
Ein Diagramm, das die helikale Struktur der Instabilitäten im Jet von OJ287 zeigt.
Bildnachweis: EHT Collaboration / E. Traianou
Diese Ergebnisse stellen die bisher vorgeschlagenen einfachen Präzessionsmodelle zur Erklärung der Jet-Morphologie in Frage. Die beobachteten Bewegungen deuten darauf hin, dass die kinetische Energie der Teilchen die magnetische Energie in den inneren Regionen übertrifft.
Das Team hat seine Arbeit in der Zeitschrift
Astronomy & Astrophysics veröffentlicht und bietet so einen detaillierten Einblick in die Wechselwirkungen zwischen Instabilitäten, Stoßwellen und Magnetfeldern.
Eine Animation, die zeigt, wie sich die Polarisation des Jets von OJ287 im Laufe der Zeit verändert hat.
Bildnachweis: EHT/E. Traianou Collaboration. Die Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten
Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten treten auf, wenn zwei Fluide mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aneinandergrenzen und an ihrer Grenzfläche Wellen und Turbulenzen erzeugen. Bei astrophysikalischen Jets trifft die mit relativistischen Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit ausgeworfene Materie auf eine viel langsamere Umgebung, was diese Instabilitäten erzeugt. Sie manifestieren sich als Verformungen, die in den von Teleskopen beobachteten Strukturen sichtbar sind.
Sie spielen eine wichtige Rolle in der Dynamik von Jets, da sie Lichtemissionen verstärken und die Flugbahn der Materie verändern können. Indem sie Magnetfelder komprimieren, machen sie bestimmte Bereiche heller und helfen Astronomen so, ihre Eigenschaften zu kartieren.
Quelle: Astronomy & Astrophysics