Astrophysik Der galaktische Springbrunnen

Der galaktische Springbrunnen im Herzen des Galaxienhaufens Abell 2597.
Der galaktische Springbrunnen im Herzen des Galaxienhaufens Abell 2597.

Eine gewaltige Gasfontäne schießt aus einem schwarzen Loch und fällt dann dorthin zurück – wie bei einem galaktischen Springbrunnen. Der vollständige Kreislauf aus Einfall und Ausfluss, der diese riesige kosmische Quelle antreibt, wurde noch nie in ein und demselben System beobachtet – bis jetzt.

»Nur« eine Milliarde Lichtjahre entfernt befindet sich der Galaxienhaufen Abell 2597. Im Zentrum dieses Haufens: ein gigantischer galaktischer Springbrunnen. Angetrieben durch ein massereiches Schwarzes Loch wird ein riesiger Strom aus kaltem, molekularem Gas ins All geschleudert, welches in Form einer intergalaktischen Sintflut zurück auf das Schwarze Loch nieder regnet. Einfall und Ausfluss einer solch großen kosmischen Fontäne sind bisher noch nie gemeinsam beobachtet worden. 

»Dies ist möglicherweise das erste System, in dem wir klare Beweise für den Zustrom von kaltem molekularem Gas in Richtung des Schwarzen Lochs zusammen mit ihrem Ausstoß oder Auswurf durch Jets finden, die das Schwarze Loch auslöst«, erklärte Grant Tremblay vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. »Das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum dieser riesigen Galaxie wirkt wie eine mechanische Pumpe in einem Springbrunnen.«

Der Kreislauf lässt sich in zwei Bewegungen aufteilen, die mit zwei unterschiedlichen Spektrografen des Very Large Telescopes (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) gemessen wurden:

  1. Mit Hilfe von ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) erfassten die Forscher die Position und Bewegung von Kohlenmonoxidmolekülen (CO) im Nebel. Diese kalten Moleküle mit Temperaturen von bis zu minus 260°C fallen nach innen auf das Schwarze Loch zu.
  2. Die Arbeitsgruppe nutzte auch Daten des Instruments MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) um wärmeres Gas zu untersuchen, das in Form von Jets, d. h. eng fokussierte Materieströme, nahe dem Schwarzen Loch ausgestoßen wird.

Kein Entkommen aus dem Gravitaionsfeld möglich

Gemeinsam ergeben die beiden Datensätze ein vollständiges Bild dieses Vorgangs: Kaltes Gas fällt auf das Schwarze Loch zu, wird in seiner Nähe stark beschleunigt und durch die Reibung extrem aufgeheizt, bevor es unter hoher Geschwindigkeit mittels Jets als glühendes Plasma in die Leere des Alls zurückgeschleudert wird. Diese Jets schießen aus dem Schwarzen Loch wie ein beeindruckender galaktischer Springbrunnen hervor. Ohne jegliche Hoffnung, dem gravitativen Griff der Galaxie entkommen zu können, kühlt sich das Plasma ab und regnet schließlich zurück auf das Schwarze Loch nieder, wo der Kreislauf erneut beginnt.

Diese beispiellose Beobachtung könnte Aufschluss über den Lebenszyklus von Galaxien geben. Die Wissenschaftler vermuten, dass dieser Prozess nicht nur verbreitet zu sein scheint, sondern auch wesentlich für das Verständnis der Galaxienbildung sein könnte. Während Einfall und Auswurf von kaltem molekularem Gas bereits früher beobachtet wurden, ist dies das erste Mal, dass beide Phänomene innerhalb ein und desselben Systems gefunden wurden. Dies ist der Beleg dafür, dass sie Teil desselben gewaltigen Prozesses sind.