Wissenschaftler entdecken mysteriöse kosmische Filamente im Herzen der Milchstraße

Farhad Yusef-Zadeh

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Farhad Yusef-Zadeh, ein Astrophysiker, untersucht seit 1984 mysteriöse filamentartige Strukturen im Herzen der Milchstraße.

Diese massiven kosmischen Filamente stammen vom kosmischen Monster Sagittarius A*, einem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum unserer Galaxie.

Bei ihrer Untersuchung entdeckten Yusef-Zadeh und Kollegen eine völlig neue Population dieser kosmischen Filamente.

„Es war eine Überraschung, plötzlich eine neue Population von Strukturen zu finden, die in die Richtung des Schwarzen Lochs zu weisen scheinen“, sagte Yusef-Zadeh von der Northwestern University in einer Erklärung.

Was Yusef-Zadeh 1984 entdeckte, waren lange, eindimensionale Filamente, die vertikal in der Nähe des Schwarzen Lochs baumelten.

Die neu identifizierte Filamentpopulation scheint viel kürzer zu sein und breitet sich horizontal oder radial vom Schwarzen Loch aus aus. Vertikale Filamente können eine Höhe von 150 Lichtjahren erreichen, während horizontale Filamente „Punkten und Strichen des Morsecodes“ ähneln.

Das MeerKAT-Teleskop des South African Radio Astronomy Observatory (SARAO), das über verbesserte Möglichkeiten der Radioastronomie verfügt, identifizierte die neue Population. Das Team untersuchte bekannte vertikale Filamente, als diese neue Population in den Daten entdeckt wurde.

„Wir haben herausgefunden, dass diese Filamente nicht zufällig sind, sondern mit dem Ausfluss unseres Schwarzen Lochs in Zusammenhang zu stehen scheinen. Durch ihre Untersuchung könnten wir mehr über den Spin und die Ausrichtung der Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs erfahren. Es ist befriedigend, wenn man in der Mitte Ordnung findet.“ eines chaotischen Feldes im Kern unserer Galaxie“, fügte Yusef-Zadeh hinzu.

Das Team schätzt, dass die neu gefundenen Filamente etwa 6 Millionen Jahre alt sind.

Abgesehen davon, dass sie vertikal und horizontal zur galaktischen Ebene verlaufen, weisen die Filamente einige einzigartige Eigenschaften auf.

Im Vergleich zu magnetisierten vertikalen Filamenten emittieren die neu entdeckten horizontalen Filamente Wärmestrahlung. Vertikale Filamente beschleunigen Teilchen nahezu auf Lichtgeschwindigkeit. Horizontale Filamente hingegen „beschleunigen thermisches Material in einer Molekülwolke“.

Horizontale Filamente sind nur 5 bis 10 Lichtjahre lang, verglichen mit vertikalen Filamenten, die relativ länger sind. Vertikale Filamente umwickeln den Kern der Galaxie, während horizontale Fäden nur zu einer Seite verlaufen und in Richtung des Schwarzen Lochs zeigen.

Die Autoren geben an, dass hinsichtlich der neu identifizierten Population, einschließlich der Herkunft, noch viele Unbekannte bestehen. „Wir gehen davon aus, dass sie durch eine Art Abfluss einer Aktivität entstanden sein müssen, die vor einigen Millionen Jahren stattgefunden hat. Es scheint das Ergebnis einer Interaktion dieses ausströmenden Materials mit Objekten in der Nähe zu sein“, sagte Yusef-Zadeh.

Yusef-Zadeh sagte abschließend: „Unsere Arbeit ist nie abgeschlossen. Wir müssen immer neue Beobachtungen machen, unsere Ideen ständig hinterfragen und unsere Analyse verfeinern.“

Die Forschungsergebnisse wurden in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.

Studienzusammenfassung:

Wir haben die Verteilung des Positionswinkels (PA) der galaktischen Zentrumsfilamente mit Längen L > 66'' und <66'' sowie deren Längenverteilung als Funktion von PA untersucht. Wir finden bimodale PA-Verteilungen der Filamente sowie lange und kurze Populationen von Radiofilamenten. Unsere PA-Studie zeigt Hinweise auf eine ausgeprägte Population kurzer Filamente mit PA in der Nähe der galaktischen Ebene. Hauptsächlich thermische, kurze Radiofilamente (<66'') weisen PAs auf, die nahe der galaktischen Ebene innerhalb von 60° < PA < 120° konzentriert sind. Bemerkenswert ist, dass die Kurzfilament-PAs radial zum galaktischen Zentrum bei l < 0° verlaufen und sich in Richtung Sgr A* erstrecken. In kleinerem Maßstab liefert der prominente Sgr EH ii-Komplex G358.7-0.0 ein anschauliches Beispiel für die nahezu radiale Verteilung kurzer Filamente. Die bimodale PA-Verteilung lässt auf einen unterschiedlichen Ursprung für zwei unterschiedliche Filamentpopulationen schließen. Wir argumentieren, dass die Ausrichtung der Kurzfilamentpopulation aus dem Staudruck eines gradskaligen Ausflusses aus Sgr A* resultiert, der den inneren Filamentdruck übersteigt und sie entlang der galaktischen Ebene ausrichtet. Der Staudruck wird auf 2 × 106 cm−3 K in einem Abstand von 300 pc geschätzt, was eine bikonische Massenausflussrate von 10−4M⊙ yr−1 mit einem Öffnungswinkel von ∼40° erfordert. Dieser Ausfluss richtet nicht nur die magnetisierten Filamente entlang der galaktischen Ebene aus, sondern beschleunigt auch thermisches Material, das mit eingebetteten oder teilweise eingebetteten Wolken verbunden ist. Daraus lässt sich eine Schätzung für das Alter des Abflusses auf etwa 6 Millionen Jahre ableiten.