M87* in zwei Farben — Das Plasma um ein Schwarzes Loch auf Skalen des Ereignishorizonts

Sieben Jahre, nachdem mit dem Event Horizon Telescope (EHT) das erste Bild eines Schwarzen Lochs überhaupt gelang, ist ein internationales Team unter der Leitung von Shao Zhan-Zhan gemeinsam mit Lu Ru-Sen und weiteren Forschenden den nächsten Schritt gegangen: Sie haben kartiert, wie sich die physikalischen Eigenschaften des Plasmas, das das supermassive Schwarze Loch in M87 umgibt, auf Skalen des Ereignishorizonts verändern.

Durch das Kombinieren von Beobachtungen aus dem Jahr 2018, die mit dem EHT und dem Global mm-VLBI Array (GMVA) bei zwei Wellenlängen – 1,3 mm und 3,5 mm – durchgeführt wurden, erstellte das Team die erste räumlich aufgelöste Spektralindexkarte von M87*. Die Ergebnisse zeigen einen deutlichen Übergang von optisch dichter, selbstabsorbierter Emission in der Nähe des Schwarzen Lochs zu optisch dünner Emission weiter außen. Dieser findet genau am Radius des auf den Bildern sichtbaren charakteristischen Rings statt. Dies belegt, dass der Ring nicht nur ein morphologisches Merkmal ist, sondern ein direktes Anzeichen für den physikalischen Zustand des Plasmas in der Nähe des Ereignishorizonts.

Das Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) spielte eine zentrale Rolle dabei, dieses Ergebnis zu ermöglichen: Alle GMVA-Daten wurden am Institut korreliert und nachbearbeitet, und das MPIfR trug zur Hälfte zur Korrelationsarbeit des EHT bei. Die Arbeit wurde von Lu Ru-Sen, dem Leiter einer MPG-Partnergruppe mit der Chinesischen Akademie der Wissenschaften am MPIfR, sowie von Rocco Lico, einem Mitarbeiter, der zu Beginn des Projekts als Postdoktorand am MPIfR tätig war, vorangetrieben.

Diese in The Astrophysical Journal Letters veröffentlichte Studie eröffnet einen neuen Weg zur Entflechtung von Plasmaphysik und Gravitation bei der Abbildung von Schwarzen Löchern – eine Richtung, die die mm-VLBI-Forschung am MPIfR weiterhin verfolgen wird.