Jets geben viele Rätsel auf

20.07.2021

Mit den superenergiereichen Jets, die aus Schwarzen Löchern herausschießen, befasst sich eine neue DFG-Forschungsgruppe. Sie wird mit 3,6 Millionen Euro gefördert.

Visualisierung des ganzheitlichen Ansatzes der Forschungsgruppe: Beobachtungen (rechts) und theoretische Modellierungen (links) von Jets werden kombiniert auf kleinsten und größten Skalen. (Bild: Collage von Matthias Kadler (JMU); basierend auf Einzelbildern von C. Fromm (JMU), A. Baczko (MPIfR), R. Perley and W. Cotton (NRAO/AUI/NSF)

Schwarze Löcher befinden sich im Zentrum fast aller Galaxien. Sie haben eine unvorstellbar große Masse und ziehen darum Materie, Gas und sogar Licht an. Erst vor kurzem haben astronomische Bilder, die die Ansammlung von Materie auf ein supermassives Schwarzes Loch abbilden, für Begeisterung in der Öffentlichkeit gesorgt.

Solche Schwarzen Löcher können immense Energie, die ursprünglich in ihrer Rotation oder der potentiellen Energie aufgesammelter Materie gespeichert war, in die Umgebung freisetzen. Sie tun das in Form von Jets.

Bei Jets handelt es sich um gebündelte Plasmastrahlen, die Teilchen auf ungeheuere Energien beschleunigen und aus dem Zentrum der Galaxie mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ausstoßen. Solche Jets können mehrere hunderttausend Lichtjahre weit ins Weltall reichen und helle Radio-, Röntgen- und Gammastrahlung aussenden.

Viele Geheimnisse sind noch zu lösen

Jets stellen die Wissenschaft noch vor viele Rätsel: Woraus bestehen sie? Wie werden sie in der unmittelbaren Umgebung supermassereicher Schwarzer Löcher gestartet? Welche Prozesse sind für ihre hochenergetische Strahlung verantwortlich, und welche Wechselwirkungen gibt es mit der Muttergalaxie?

Solche Fragen sollen in der neuen Forschungsgruppe „Relativistische Jets in Aktiven Galaxien“ geklärt werden – mithilfe von Theorie, Modellierung, Beobachtung und Interpretation.

Gruppensprecher ist Matthias Kadler

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert die Gruppe mit 3,6 Millionen Euro innerhalb der nächsten vier Jahre (mit der Möglichkeit der Fortsetzung in einer zweiten Förderphase über weitere vier Jahre). Sprecher der Gruppe ist der Astrophysik-Professor Matthias Kadler von der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg.

An der JMU sind neben Professor Kadler auch Professor Karl Mannheim, Juniorprofessorin Sara Buson und Dr. Christian Fromm beteiligt. Weitere Projekte sind an den Universitäten Hamburg, Heidelberg, Erlangen-Nürnberg, am Leibniz-Institut für Astrophysik in Potsdam sowie an den Max-Planck-Instituten für Astronomie und Radioastronomie in Heidelberg und Bonn angesiedelt.

Historisch gewachsene Trennungen überwinden

Die Forschenden haben sich das ambitionierte Ziel gesetzt, ein Konkordanzmodell der Jets zu entwickeln. Erreicht werden soll dies durch eine Überwindung der historisch gewachsenen Trennungen zwischen verschiedenen wissenschaftlichen Zugängen zur Problemstellung, zum Beispiel, indem Beobachtungen und theoretische Modellierung stärker als bisher miteinander koordiniert werden.

„Beeindruckende Durchbrüche in der beobachtenden Astronomie und Astroteilchenphysik der letzten Jahre haben Jets noch weiter in den Fokus der modernen Forschung gerückt,“ erklärt Matthias Kadler. „Gleichzeitig haben theoretische und numerische Modellierungen enorme Fortschritte gemacht. In unserer Forschungsgruppe wird dies erstmals in dieser Form und Breite zusammengeführt.“

Förderfokus auf dem wissenschaftlichen Nachwuchs

DFG-Forschungsgruppen sollen es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ermöglichen, sich aktuellen Fragen ihrer Fachgebiete zu widmen und innovative Arbeitsrichtungen zu etablieren. Die von der DFG bereitgestellten Mittel sollen zu großen Teilen zur Schaffung von Projektstellen für Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler verwendet werden.