In der Umgebung Schwarzer Löcher finden sich oft „Jets“: schmale Ströme, die senkrecht zu den rotierenden Materiescheiben um die Schwerkraftmonster ausgerichtet sind und die Partikel nahezu mit Lichtgeschwindigkeit ins All schleudern. Wie diese Jets entstehen, ist nach wie vor kaum verstanden. Einem internationalen Forscherteam, an dem auch ein GFZ-Wissenschaftler beteiligt ist, ist es mit Hilfe eines virtuellen Radioteleskops gelungen, einen solchen Jet mit bisher unerreichter Detailauflösung aufzunehmen. Sie berichten davon im Fachmagazin Nature Astronomy. Die zugrunde liegende Technik kann im Umkehrschluss auch dazu beitragen, geodätische Messungen weiter zu verfeinern.
Die „Nahaufnahme“ des Jets im Zentrum der Galaxie Perseus A in 230 Millionen Lichtjahren Entfernung gelang mithilfe des VLBI-Verfahrens. Die Abkürzung steht für Very Long Baseline Interferometry. Dabei werden mehrere Radioteleskope zusammengeschaltet, um ferne Objekte im All darzustellen. Je größer der Abstand zwischen den Radioteleskopen (Basislinie), desto höher ist die Auflösung des Bildes. Üblicherweise werden Radioteleskope auf der Erde virtuell verbunden. Beim Beobachtungsprogramm RadioAstron wurde zusätzlich eine Antenne auf dem russischen Satelliten Spektr-R genutzt. „Die Daten müssen korrigiert werden, weil der Satellit nicht ortsfest ist, sondern sich auf einer Umlaufbahn um die Erde befindet. Durch diese Bewegung gibt es relativistische Effekte auf die hochpräzise Atomuhr, die berücksichtigt werden müssen“, erklärt James Anderson von der GFZ-Sektion Geodätische Weltraumverfahren und Ko-Autor der Studie.
Die Korrektur der Messdaten geht maßgeblich auf Anderson zurück, der während seiner Forschungstätigkeit am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn ein entsprechendes Modell entwickelt hat. „Nun sind wir in der Lage, eine Winkelauflösung von nur 30 Mikrobogensekunden zu erreichen. Das entspricht von der Erde aus gesehen etwa einem tennisballgroßen Objekt auf dem Mond.“ Der Jet in der Galaxie Perseus ist zwar viel weiter entfernt, doch half die Auflösung dabei, auch diese ferne Objekt genau zu studieren. Es zeigte sich, dass er wesentlich breiter ist als bisherige Bildungsmodelle es vermuten ließen.
„Wenn wir besser verstehen, wie solche Jets entstehen und sich entwickeln, können wir auch unsere VLBI-Messungen verbessern“, sagt Anderson. Während er am MPIfR ferne Objekte erforschte, arbeitet er nun am GFZ sozusagen am anderen Ende: Hier werden die fernen Radioquellen als Fixpunkte („Leuchttürme“) genutzt, um die Bewegung von Erdplatten zu messen oder die Position von Raumfahrzeugen im erdnahen Weltraum sehr präzise zu bestimmen. (rn)
Originalstudie: Giovannini, G., Savolainen, T., Orienti, M., Nakamura, M., Nagai, H., Kino, M., Giroletti, M., Hada, K., Bruni, G., Kovalev, Y.Y., Anderson, J.M., D’Ammando, F., Hodgson, J., Honma, M., Krichbaum, T.P., Lee, S.-S. , Lico, R., Lisakov, M.M., Lobanov, A.P., Petrov, L., Sohn, B.W., Sokolovsky, K.V., Voitsik, P.A., Zensus, J.A., Tingay, S., 2018. A wide and collimated radio jet in 3C84 on the scale of a few hundred gravitational radii. Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-018-0431-2
