Extrem starker kosmischer Jet ist scheinbar schneller als das Licht

Der Mikroquasar V4641 Sagitarii im Sternbild Schütze ist ein Himmelskörper der Superlative. Er sendet nicht nur extrem starke Gammastrahlung aus, sein Jet scheint sich auch schneller als das Licht fortzubewegen.

Bei einem Mikroquasar handelt es sich um ein Doppelsystem. Wie bei einem Quasar handelt es sich um ein Schwarzes Loch (allerdings um kein supermassereiches) und einen Stern, der langsam vom Schwarzen Loch verschlungen wird. Bei V4641 Sagitarii handelt es sich etwa um ein Schwarzes Loch mit einer Masse von 6 Sonnen. Supermassereiche Schwarze Löcher, die Quasare bilden, liegen Millionen oder Milliarden Mal darüber. Sein Begleitstern hat eine Masse von etwa 3 Sonnen.

Während das Schwarze Loch Materie seines Begleitsterns absorbiert, entstehen sogenannte Jets, also Gasströme, die an den Polen des Schwarzen Lochs ins Weltall geschossen werden. Diese bewegen sich knapp unter der Lichtgeschwindigkeit, was zu Schochwellen führt. So entstehen Photonen mit extrem hohen Energiedichten. 

200 Billionen Elektronenvolt

Der Jet des 24.000 Lichtjahre entfernten V4641 Sagitarii sendet Photonen mit Energien von bis zu 200 Teraelektronenvolt aus. Zum Vergleich: Das sichtbare Sonnenlicht hat eine Energie von einem Elektronenvolt, also 200 Billionen Mal weniger.

"Die von Mikroquasaren entdeckten Photonen haben in der Regel viel niedrigere Energien als die von Quasaren", sagt Sabrina Casanova vom Institut für Kernphysik der Polnischen Akademie der Wissenschaften in einer Aussendung. "Normalerweise sprechen wir über Werte in der Größenordnung von einigen 10 Gigaelektronenvolt."

Der Jet von V4641 Sagitarii ist dabei fast direkt auf unser Sonnensystem gerichtet. Dadurch scheint sich der Strahl 9 Mal schneller als die Lichtgeschwindigkeit zu sein, obwohl er sich in der Realität nur knapp unter der Lichtgeschwindigkeit fortbewegen.

Superluminale Bewegung

Dieses Phänomen namens "superluminale Bewegung" tritt bei Jets von Schwarzen Löchern häufig auf - allerdings nur, wenn der Beobachtungswinkel klein ist, der Strahl also relativ direkt auf das Sonnensystem trifft. 

Sie ist als optische Täuschung zu verstehen: Da sich der Jet mit sehr hoher Geschwindigkeit auf uns zubewegt, treffen "alte" Lichtteilchen vom Ursprung des Jets und "neue" Lichtteilchen von der Spitze des Jets fast gleichzeitig auf der Erde ein, obwohl beide Teilchen mit derselben Geschwindigkeit unterwegs sind. Durch die fast gleichzeitige Ankunft der Lichtteilchen sieht es für uns so aus, als hätte der Jet innerhalb kürzester Zeit eine enorme Strecke zurückgelegt.