Schwarze Löcher
Röntgensatellit XRISM misst hundertfach stärkere Winde um ein Schwarzes Loch
Beobachtungen eines Galaxienhaufens zeigen turbulentes Gas, das sich über rund 300.000 Lichtjahre erstreckt und Energie in Höhe mehrerer Milliarden Supernova-Explosionen freisetzt.
Das japanische Röntgenobservatorium XRISM hat im Kern eines fernen Galaxienhaufens Gasturbulenzen nachgewiesen, die rund hundertmal mehr Energie enthalten als bisherige Modelle vorhergesagt hatten. Das berichtet ein Forschungsteam um Satoshi Yamada von der Tohoku University in einer am 28. Juli 2026 im Fachjournal Nature Astronomy veröffentlichten Studie.
Im Zentrum des untersuchten Systems sitzt der Quasar H1821+643 im Sternbild Drache, rund 3,4 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt, bei einer Rotverschiebung von z = 0,297. Ein Quasar ist der extrem helle Kern einer Galaxie, dessen Leuchtkraft aus Materie stammt, die in ein supermassereiches Schwarzes Loch stürzt. H1821+643 liegt im Zentrum des nächstgelegenen Galaxienhaufens, der einen derart leuchtkräftigen Quasar beherbergt, und bietet damit ein seltenes Labor, um den Einfluss eines aktiven Schwarzen Lochs auf sein kosmisches Umfeld direkt zu vermessen.
Mit dem Resolve-Spektrometer an Bord von XRISM maß das Team die Breite von Emissionslinien hochionisierten Eisens (Fe XXV) im heißen Gas des Haufens, ergänzt durch Daten des Röntgenobservatoriums Chandra. Aus der Linienbreite lässt sich die Geschwindigkeit turbulenter Gasbewegungen ableiten: Sie liegt bei rund 300 Kilometern pro Sekunde und ist bis in einen Bereich von 20 bis 100 Kiloparsec um den Quasar herum nachweisbar, das entspricht etwa 65.000 bis 326.000 Lichtjahren.
Frühere Abschätzungen gingen davon aus, dass höchstens etwa 0,01 Prozent der Strahlungsenergie eines Quasars in solche turbulenten Bewegungen des Umgebungsgases fließen. Die neuen XRISM-Daten deuten dagegen auf 1 bis 10 Prozent hin, also auf das Hundert- bis Tausendfache. In absoluten Zahlen entspricht die nachgewiesene Turbulenzenergie der Freisetzung mehrerer Milliarden Supernova-Explosionen.
'Diese Winde sollten eigentlich auf ihre Ursprungsgalaxie begrenzt bleiben, doch unsere Studie zeigt eine weitaus größere Kraft, als bisher verstanden wurde', wird Yamada zur Stärke der Winde zitiert. An der Arbeit waren neben der Tohoku University auch Forschende der Kanazawa University und der Tokyo Metropolitan University beteiligt. Für die Astrophysik ist der Befund relevant, weil bisherige Beobachtungs-Abschätzungen der Rückkopplung zwischen einem zentralen Schwarzen Loch und dem umgebenden heißen Gas deutlich niedriger lagen, als aktuelle kosmologische Simulationen zur Entwicklung von Galaxienhaufen voraussetzen mussten. Die neue XRISM-Messung liefert nun die beobachterische Bestätigung für diese Simulationsannahmen.
- XRISM weist mit dem Resolve-Spektrometer über die Breite von Eisen-Emissionslinien Turbulenzgas in der unmittelbaren Umgebung eines aktiven Quasars nach - eine Messung, die es in dieser Form für ein Quasar-Feedback-System bisher nicht gab
- Der Quasar H1821+643 liegt rund 3,4 Milliarden Lichtjahre entfernt im Sternbild Drache, im Zentrum des nächstgelegenen Galaxienhaufens mit einem derart leuchtkräftigen Quasar
- Die nachgewiesene Turbulenzenergie entspricht mehreren Milliarden Supernova-Explosionen und reicht bis zu 300.000 Lichtjahre weit
- Bisherige Modelle hatten den Energieeintrag um das Hundert- bis Tausendfache unterschätzt (0,01 Prozent statt 1 bis 10 Prozent der Quasar-Strahlungsenergie)
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