Erst als das Schwarze Loch in V4641 Sagittarii zur Ruhe kam, entdeckte XMM-Newton zwei leuchtende Knoten, an denen seine Jets Teilchen auf Extremenergie bringen könnten.
Mit dem europäischen Röntgenteleskop XMM-Newton hat ein internationales Team zwei schwach leuchtende Knoten nördlich und südlich des Schwarzen Lochs V4641 Sagittarii entdeckt, die in Richtung seiner Materiestrahlen liegen.
Das System zählt zu den stärksten natürlichen Teilchenbeschleunigern der Milchstraße, doch bislang wusste niemand, wo in seiner riesigen Gammastrahlenwolke die Teilchen ihre Energie bekommen.
Möglich wurde der Fund, weil die Forschenden eine Ruhephase abpassten, in der das sonst grelle Zentrum die schwache Umgebung nicht überstrahlte.
Die Knoten könnten genau jene Beschleunigungsorte markieren, und sie legen nahe, dass ähnliche Strukturen bei verwandten Systemen bisher übersehen wurden.
Ein Schwarzes Loch, das Teilchen auf Extremenergie bringt
V4641 Sagittarii liegt im Sternbild Schütze und besteht aus einem Schwarzen Loch, das einem Begleitstern Gas entreißt.
Astronomen nennen solche Paare Mikroquasare, weil sie wie verkleinerte Ausgaben der Quasare ferner Galaxien zwei gebündelte Materiestrahlen ins All schießen, die sogenannten Jets.
Seit wenigen Jahren ist klar, dass manche dieser Systeme Teilchen weit über das hinaus beschleunigen, was der größte Beschleuniger der Erde, der LHC bei Genf, schafft.
Verraten haben sie sich durch Gammastrahlung, die energiereichste Form von Licht, die sich bei V4641 Sagittarii über eine Himmelsfläche größer als der Vollmond erstreckt.
Warum das grelle Zentrum die Suche blockierte
Das Gammaleuchten zeigt, dass dort Teilchen beschleunigt werden, aber nicht genau, wo.
Gammateleskope sehen den Himmel unscharf, etwa so, wie man durch eine beschlagene Brille eine Straßenlaterne erkennt, nicht aber die Glühbirne darin.
Schärfer wäre der Blick im Röntgenlicht, das schnelle Elektronen abgeben, wenn Magnetfelder sie auf Spiralbahnen zwingen.
Doch Röntgensatelliten beobachten solche Systeme meist während ihrer Ausbrüche, wenn das Zentrum alles Schwache ringsum überblendet.
So lieferte der japanische Satellit XRISM nur einen ersten Hinweis, der vom hellen Zentrum verunreinigt war und lediglich einen Teil der Gammaregion abdeckte.
Wie XMM-Newton die Ruhephase nutzte
Das Team um Naomi Tsuji vom Institute for Cosmic Ray Research der Universität Tokio und Caterina Tresoldi vom italienischen Observatorium INAF-Brera wartete deshalb ab, bis das Schwarze Loch still war.
Dann richteten die Forschenden XMM-Newton auf die Region, ein Weltraumteleskop der ESA, das mit mehreren Kameras gleichzeitig Röntgenlicht einfängt.
Das Zentrum strahlte dabei rund tausendmal schwächer als bei der XRISM-Beobachtung, und mehrere überlappende Bilder deckten die gesamte Gammaregion ab.
Die Studie ist bislang ein Preprint auf dem Server arXiv, den laut Danksagung bereits ein Gutachter kommentiert hat, in einem Fachjournal ist sie aber noch nicht erschienen.
Welche Erklärungen das Team aussortierte
Die ersten Bilder waren übersät mit punktförmigen Quellen, aktiven Sternen ebenso wie hellen Kernen ferner Galaxien.
Nachdem das Team jede einzelne herausgeschnitten hatte, trat eine großflächige Röntgenwolke hervor, allerdings nur im energieärmeren Licht und ohne Bezug zur Form der Gammaregion, weshalb die Forschenden sie dem Vordergrund unserer Milchstraße zuordneten.
Bei etwas höheren Energien tauchten dagegen zwei verwaschene Flecken auf, beide mitten im Gammaleuchten und grob in Richtung der Jets.
Den nördlichen zeigten zwei getrennte Aufnahmen unabhängig voneinander.
Heißes Gas wäre eine naheliegende Quelle gewesen.
Es müsste nach den Messdaten jedoch ungewöhnlich heiß sein, mehr als 50 Millionen Grad, und hätte im Spektrum typische Linien hinterlassen, eine Art Fingerabdruck seiner Elemente.
Solche Linien fand das Team nicht, und ein Modell mit schnellen Elektronen in Magnetfeldern beschrieb die Daten deutlich besser.
Auch Staub, der bloß Licht eines früheren Ausbruchs zurückwirft, schied aus, denn ein solcher Lichthof würde das Schwarze Loch ringsum umgeben, statt zwei getrennte Flecken zu bilden.
Was die zwei Knoten über die Teilchenschleuder verraten
Beide Knoten liegen rund 80 Lichtjahre vom Schwarzen Loch entfernt, eine Strecke, für die selbst das Licht ein Menschenleben braucht.
Dieselben Elektronen, die dort Röntgenlicht abgeben, erzeugen vermutlich auch das Gammalicht, indem sie gewöhnliche Lichtteilchen anstoßen und ihnen gewaltige Energie übertragen.
Wie hell sie im einen Licht verglichen mit dem anderen leuchten, hängt vor allem von der Stärke des Magnetfelds ab.
Daraus berechnete das Team ein Feld, das rund hunderttausendmal schwächer ist als das Erdmagnetfeld, das eine Kompassnadel ausrichtet, aber stärker als in der Umgebung der Knoten.
„Wir schlagen vor, dass die neu entdeckten Röntgenknoten Orte der Teilchenbeschleunigung sind“, schreiben die Forschenden, etwa dort, wo die Jets auf umgebendes Gas prallen.
Ganz glatt geht das Bild allerdings nicht auf, denn beide Knoten liegen einige Grad neben der Jetachse, die Radiomessungen ergeben haben.
Vielleicht zeichnen sie die über lange Zeit gemittelte Richtung nach, oder die Jets taumeln langsam wie ein Kreisel.
„Diese Entdeckung legt nahe, dass ausgedehnte Röntgenstrahlung entlang der Jets ein wichtiges, bislang übersehenes Merkmal solcher Mikroquasare ist“, heißt es in der Studie.
Wer nur auf das grelle Zentrum schaut, verpasst demnach genau die Stellen, die bei der Suche nach dem Ursprung der kosmischen Strahlung zählen, jenes Stroms energiereicher Teilchen, der ständig auf die Erdatmosphäre trifft.
Folgebeobachtungen mit den NASA-Teleskopen Chandra und NuSTAR sollen nun klären, ob die Knoten wirklich flächig leuchten oder aus vielen winzigen Einzelquellen bestehen.
Meine Meinung dazu
An dieser Studie bleibt vor allem hängen, wie viel ein gut gewählter Zeitpunkt wert ist.
XMM-Newton kreist schon lange um die Erde, und doch brauchte es die Geduld, auf ein schlafendes Schwarzes Loch zu warten, um zu sehen, was vorher im Glanz des Zentrums unterging.
Sympathisch ist auch, wie offen das Team die schiefe Lage der Knoten und die konkurrierenden Deutungen benennt, statt eine glatte Geschichte zu erzählen.
Schwarze Löcher gelten als kosmische Staubsauger, doch dieses hinterlässt achtzig Lichtjahre entfernt Spuren seiner Arbeit, die erst sichtbar werden, wenn es selbst schweigt.
Wenn du jemanden kennst, der bei Schwarzen Löchern nur ans Verschlucken denkt, schick ihm diese Geschichte, vielleicht schaut er im nächsten Sommer etwas länger Richtung Schütze.
Quelle: Naomi Tsuji (Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo), 2026; ArXiv:2610.02966
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