Ein schwarzes Loch, das beinahe direkt auf die Erde zielt: Im Doppelsternsystem IRAS 18293−0941 haben Forschende erstmals einen Mikroblazar in der Milchstraße unmittelbar nachgewiesen. Das System liegt etwa 12.000 Lichtjahre entfernt. Ein massereicher Stern und ein Schwarzes Loch kreisen dort alle 11,38 Tage umeinander – ziemlich eng, astronomisch gesehen.

Das Schwarze Loch zapft dem Stern durch seine Gravitation fortlaufend Gas ab und nimmt die Materie auf. Einen erheblichen Teil davon schleudert es anschließend in zwei gebündelten Jets mit etwa 75 Prozent der Lichtgeschwindigkeit ins All. Einer dieser Plasmastrahlen zeigt nahezu direkt zur Erde. Dadurch erscheint er wegen relativistischer Verstärkung besonders hell. Der entgegengesetzte Jet bleibt für optische Instrumente unsichtbar.

Ein alter Katalogeintrag wird plötzlich wichtig

Lange war IRAS 18293−0941 kaum mehr als ein Eintrag in einem Katalog. Das System war bereits vor Jahrzehnten erfasst, danach aber nicht weiter untersucht worden. Große Mengen kosmischen Staubs machten es in optischen Aufnahmen fast unsichtbar. Erst die Kombination verschiedener Messungen brachte Bewegung in die Sache: Ein internationales Team aus Spanien, den Niederlanden und Argentinien wertete langjährige Beobachtungen spanischer Sternwarten zusammen mit Daten globaler Radioteleskope aus.

Den entscheidenden Hinweis lieferte das European VLBI Network, kurz EVN. Bei der Radiointerferometrie werden mehrere Radioteleskope zusammengeschaltet und arbeiten wie ein einziges virtuelles Teleskop mit sehr hoher räumlicher Auflösung. Gemeinsam mit Positionsdaten des Satelliten Gaia zeigte die Messung, dass der Jet tatsächlich aus dem Sternsystem kommt. Kein zufälliges Leuchten irgendwo im Vordergrund, sondern ein Strahl aus der unmittelbaren Umgebung des Schwarzen Lochs.

Auch der unsichtbare Gegenpart hinterließ eine Spur. Das südafrikanische MeerKAT-Radioteleskop entdeckte eine etwa 100 Lichtjahre große Schockblase. Der Jet trifft frontal auf eine dichte interstellare Gaswolke und erzeugt dort einen besonders hellen Bereich. An dieser Kollisionszone registrierten die Gammastrahlenobservatorien LHAASO in China, HAWC in Mexiko und H.E.S.S. in Namibia Photonen mit mehr als 100 Billionen Elektronenvolt (TeV). Laut Artikel liegt diese Energie mehr als zehnmal über der Maximalleistung des stärksten Teilchenbeschleunigers am CERN. Das ist eine Hausnummer.

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Was der Jet mit fernen Blazaren zu tun hat

Die Forschenden wollen nun weiter beobachten, wie sich die Teilchenbeschleunigung im Jet im Lauf der Zeit verändert. Mikroblazare galten bislang als Phänomene, die man nur in weit entfernten Galaxienzentren untersuchen konnte. Das System in der Milchstraße bietet dagegen ein vergleichsweise nahes Labor – auch wenn 12.000 Lichtjahre natürlich nicht gerade ums Eck liegen.

Ein Blick auf den weit entfernten Blazar 3C 279 zeigt, warum solche Jets Astronomen so beschäftigen. Forschende gewannen dort den bislang detailliertesten Blick auf einen Plasma-Jet, der aus der unmittelbaren Umgebung eines supermassereichen Schwarzen Lochs kommt und sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. Nahe seinem Ursprung tauchten komplexe, ineinander verdrehte Filamente auf. Die Ergebnisse wurden am 26. Oktober 2023 in „Nature Astronomy“ veröffentlicht.

Für die Beobachtungen kombinierten die Teams das Weltraumteleskop RadioAstron mit 23 bodengebundenen Radioteleskopen, darunter dem 100-Meter-Teleskop Effelsberg. Am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn wurden die Daten korreliert und zu einem virtuellen Teleskop verrechnet. Die effektive Basislinie reichte bis zu etwa 350.000 Kilometer – nahezu die Entfernung zwischen Erde und Mond.

Auf den hochaufgelösten Bildern waren mindestens zwei miteinander verdrillte Plasmastränge zu sehen, die sich über mehr als 570 Lichtjahre vom Schwarzen Loch ins All erstrecken. Das Plasma rast dabei mit etwa 0,997-facher Lichtgeschwindigkeit dahin. Beobachtungen mit dem Global mm-VLBI Array und dem Event-Horizon-Teleskop bei kürzeren Wellenlängen von 3,5 beziehungsweise 1,3 Millimetern konnten diese Strukturen nicht auflösen; RadioAstron machte sie sichtbar.

Verdrehte Stränge, neue Fragen

Blazare sind eine Unterklasse aktiver galaktischer Kerne. Gemeint sind Galaxien mit einem supermassereichen Schwarzen Loch, das Materie aus einer umgebenden Scheibe aufnimmt. Rund 10 Prozent der als Quasare klassifizierten aktiven galaktischen Kerne erzeugen relativistische Plasmajets. Bei Blazaren zeigen diese Jets nahezu direkt auf die Erde – deshalb wirken sie besonders hell.

Die Drehungen und Wendungen im Jet von 3C 279 werden nach den Untersuchungen durch Instabilitäten im Plasma verursacht. Die bisher verwendete Theorie erklärt allerdings nicht ausreichend, wie sich die beobachteten Jet-Strukturen im Lauf der Zeit entwickeln. Neue Modelle sind nötig. Die Ergebnisse deuten außerdem auf ein spiralförmiges Magnetfeld hin, das den Jet umschließt und das Plasma möglicherweise lenkt.

Ähnliche spiralförmige Filamente waren schon in extragalaktischen Jets auf deutlich größeren Skalen beobachtet worden. Bei 3C 279 erscheinen sie nun erstmals nahe am Ursprung des Jets. Das soll helfen, die Rolle von Magnetfeldern bei der Bildung relativistischer Ausströmungen aktiver galaktischer Kerne zu klären.

RadioAstron war von Juli 2011 bis Mai 2019 aktiv. Die Mission bestand aus einem 10-Meter-Radioteleskop in der Erdumlaufbahn und etwa zwei Dutzend großen Radioteleskopen auf der Erde. Mithilfe der Very Long Baseline Interferometry, kurz VLBI, wurden die Signale der Teleskope durch Atomuhren synchronisiert und gemeinsam ausgewertet. RadioAstron erreichte damit die höchste Winkelauflösung in der Geschichte der Astronomie.

An der Studie zu 3C 279 waren Forschungseinrichtungen aus zwölf Ländern beteiligt, mehrere Teammitglieder waren dem Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn affiliiert. Und während in Heidelberg am 2.10.2026 vielleicht gerade jemand mit Kaffee durch den Uni-Alltag stolpert, rasen in der Milchstraße Teilchenstrahlen durch Gaswolken – fast auf die Erde zu.