Spätes Radiosignal belegt mittelschweres Schwarzes Loch

Durch die systematische Analyse historischer Datensätze des Radioteleskops Very Large Array im US-Bundesstaat New Mexico ist einem Forschungsteam ein seltener astrophysikalischer Nachweis gelungen. Die Beobachtungen weisen auf ein mittelschweres Schwarzes Loch hin, das in einer 3,4 Milliarden Lichtjahre entfernten Zwerggalaxie einen passierenden Stern zerrissen hat. Dieses spezielle Ereignis trägt die offizielle Bezeichnung AT2019ijn und definiert eine gänzlich neue astronomische Klasse von Vorgängen. Durch die genaue Analyse des Sternentods schließt die Wissenschaft eine lange bestehende Lücke im Verständnis der kosmischen Evolution. Schwarzes Loch: Das fehlende Bindeglied in der Astrophysik Mittelschwere Schwarze Löcher gelten in der Astrophysik als das lange gesuchte fehlende Bindeglied zwischen zwei bereits bekannten Extremen. Auf der einen Seite existieren stellare Schwarze Löcher, die aus kollabierenden Sternen entstehen und etwa fünf bis hundert Sonnenmassen aufweisen. Auf der anderen Seite thronen die supermassereichen Schwarzen Löcher in den Zentren großer Galaxien, die bis zu mehreren Milliarden Sonnenmassen in sich vereinen. Der Nachweis der Objekte dazwischen, die typischerweise 100 bis 100.000 Sonnenmassen umfassen, gestaltet sich jedoch äußerst schwierig, da sie nur selten direkt mit ihrer Umgebung interagieren. Im Fall von AT2019ijn lieferte das gewaltsame Zerreißen eines Sterns den entscheidenden Hinweis. Wenn ein Stern einem Schwarzen Loch zu nahe kommt, wird er durch extreme Gravitationskräfte buchstäblich in Stücke gerissen. Dieser Vorgang erzeugt eine sogenannte Akkretionsscheibe aus heißem Gas und einen relativistischen Jet, also einen extrem energiereichen Materiestrahl, der fast mit Lichtgeschwindigkeit in den Raum schießt. Da dieser Materiestrahl bei AT2019ijn jedoch nicht direkt auf unsere Erde gerichtet war, blieb das volle Ausmaß der kosmischen Zerstörung über einen langen Zeitraum unsichtbar. Very Large Array empfängt zeitverzögerte Signale aus dem Weltraum Zuerst wurde das Ereignis im Jahr 2019 durch optische Teleskope lediglich als sehr schneller, blauer optischer Blitz registriert. Diese Helligkeit nahm innerhalb weniger Tage extrem zu und fiel danach untypisch langsam wieder ab. Erst fast zwei Jahre später, im Jahr 2021, erreichte die Radiostrahlung des Jets ihren Höhepunkt und wurde für die Instrumente messbar. Dies geschah genau in dem Moment, als das massereich ausgeworfene Material stark genug abbremste und sich die Strahlung in unsere Sichtlinie ausbreitete. Um diese zeitverzögerte Strahlung korrekt zu interpretieren, setzten die Wissenschaftler:innen auf Hochleistungsrechner, wie in einer im Fachmagazin The Astrophysical Journal Letters veröffentlichten Studie detailliert zu lesen ist. Neben den Instrumenten im US-Bundesstaat New Mexico flossen auch komplexe Messdaten des Australian Square Kilometer Array Pathfinder sowie des Giant Metrewave Radio Telescope aus dem indischen Bundesstaat Maharashtra in die Untersuchung ein. Durch aufwendige mathematische Modellierungen konnte ein alternatives theoretisches Szenario, wie etwa die Explosion eines stark magnetischen Neutronensterns, endgültig ausgeschlossen werden. Diese analytische Untersuchungsmethode eröffnet zwar einen völlig neuen Weg, um die schwer fassbaren mittelschweren Schwarzen Löcher systematisch in den Weiten des Alls zu lokalisieren. Sie verdeutlicht aber zugleich die enormen methodischen und technischen Hürden der modernen beobachtenden Astronomie. Da die entscheidenden aussagekräftigen Radiosignale erst mit einer starken Verzögerung von mehreren Jahren eintreffen, erfordert die Suche nach weiteren Ereignissen dieser speziellen Art langfristig angelegte Überwachungsprogramme, die kontinuierlich Daten sammeln. Es ist dabei sehr wahrscheinlich, dass in den bestehenden gigantischen Datenarchiven der verschiedenen Radioteleskope weltweit weitere, bislang unerkannte Signale derartiger Himmelserscheinungen verborgen liegen. Die Wissenschaftsgemeinde steht nun vor der immensen Aufgabe, genau diese historischen riesigen Datenmengen rückwirkend neu auszuwerten. Ob die dafür zur Verfügung stehenden Kapazitäten an Rechenzentren ausreichen, um derartige verborgene astrophysikalische Ereignisse zeitnah zu bewältigen, muss kritisch hinterfragt werden.