🔭 astrophysics

Discovery of Unusual Jet Orientation Variations in the Microquasar GRS 1915+105

Basierend auf EAVN-Beobachtungen über drei Epochen während der gigantischen Radioausbrüche im Jahr 2025 berichtet diese Arbeit über beispiellose großflächige Variationen in der Jet-Orientierung des Mikroquasars GRS 1915+105, was auf eine gekrümmte, präzedierende innere Akkretionsscheibe als zugrunde liegende Ursache hindeutet.

Ursprüngliche Autoren: Xi Yan, Lang Cui, Wu Jiang, Zhen Yan, Sándor Frey, Sergei Trushkin, Timur Mufakharov, Ruchika Dhaka, Shuangjing Xu

Veröffentlicht 2026-06-16

📖 3 Min. Lesezeit☕ Kaffeepausen-Lektüre

CC BY 4.0

Ursprüngliche Autoren: Xi Yan, Lang Cui, Wu Jiang, Zhen Yan, Sándor Frey, Sergei Trushkin, Timur Mufakharov, Ruchika Dhaka, Shuangjing Xu

Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen

Stellen Sie sich einen kosmischen Leuchtturm in unserer eigenen Galaxie vor, ein Schwarzes-Loch-System namens GRS 1915+105. Jahrzehntelang haben Astronomen beobachtet, wie dieses Objekt kraftvolle Energiestrahlen (Jets) wie einen rotierenden Rasensprenger ausstößt. Normalerweise zeigt dieser Sprüher in eine sehr stetige Richtung, wie ein Kompass, der niemals schwankt.

Ein Team von Astronomen, das ein riesiges „virtuelles Teleskop“ aus Radioschüsseln in ganz Ostasien nutzt (genannt EAVN), hat jedoch kürzlich entdeckt, dass dieser kosmische Sprüher sich sehr seltsam verhält.

Hier ist ihr Fund, einfach aufgeschlünt:

1. Der „wackelige“ Sprüher

Die meiste Zeit seiner Geschichte zeigte der Jet dieses Schwarzen Lochs in eine Südost-Nordwest-Richtung. Doch Anfang 2025 beobachtete das Team es über einen Zeitraum von nur 37 Tagen ganz genau und sah etwas Wildes: Der Jet fing an zu rotieren.

Die Verschiebung: Zu Beginn ihrer Beobachtung zeigte der Jet in einem spitzen Winkel (118 Grad). Weniger als anderthalb Monate später hatte er in einen völlig anderen Winkel geschwenkt (152 Grad).
Das große Ganze: Als sie in alte Daten zurückblickten, stellten sie fest, dass dies nicht nur ein einmaliger Schluckauf ist. Seit 2023 hat der Jet wild geschwungen und dabei einen riesigen Bereich von Winkeln abgedeckt (von 118 bis 188 Grad). Es ist, als würde der Lichtstrahl des Leuchtturms plötzlich von einem Kind auf einem Karussell herumgedreht, anstatt fest zu bleiben.

2. Das „versteckte“ Schwarze Loch

Warum passiert das jetzt? Die Arbeit legt nahe, dass das Schwarze Loch derzeit „versteckt“ ist.

Die Analogie: Stellen Sie sich eine helle Glühbirne (das Schwarze Loch) vor, die von einem dichten, wirbelnden Nebel (einer Scheibe aus Gas und Staub) bedeckt ist.
Die Ursache: Das Schwarze Loch befindet sich seit sowie 2018 in diesem „nebligen“ Zustand. Die Wissenschaftler glauben, dass der innere Teil dieser nebligen Scheibe verbogen und verdreht ist, wie ein wackelnder Essteller, der auf einem Tisch rotiert. Da der Jet aus dem Zentrum dieser rotierenden, verdrehten Platte ausgestoßen wird, wird auch der Jet selbst herumgedrückt, was seine Richtung schnell verändert.

3. Der „explodierende“ Klumpen

Es gab einen spezifischen Moment während ihrer Beobachtungen, der besonders merkwürdig war.

Die Form: Normalerweise sehen diese Jets wie dünne, gerade Wasserstrahlen aus. Aber in einer ihrer Momentaufnahmen sah der Jet, der auf uns zukam, so aus, als würde er sich seitlich ausbreiten, fast wie ein Klumpen Gelee, der sich ausdehnt, während er sich bewegt.
Das Rätsel: Dieses „seitliche Ausdehnen“ wurde bei diesem Objekt noch nie zuvor gesehen. Die Wissenschaftler sind sich nicht genau sicher, warum das geschah, aber es deutet darauf darauf hin, dass sich das ausgestoßene Material sehr anders verhält als gewöhnlich, vielleicht dehnt es sich heftig aus, während es herausgeschossen wird.

4. Warum es wichtig ist

Diese Entdeckung ist wie das Finden einer neuen physikalischen Regel in Aktion.

Die Verbindung: Die Arbeit verknüpft die Richtungsänderung des Jets mit der Verdrehung der inneren Scheibe. Es ist, als würde man das Wackeln am Griff eines Kreisel beobachten und erkennen, dass das Wackeln der Grund ist, warum die Bahn des Kreisels kurvt.
Die Zukunft: Die Wissenschaftler sagen, wir müssen weiter beobachten. Genau wie man einen Sturm beobachten würde, um zu verstehen, wie er zieht, müssen sie weitere Beobachtungen durchführen, um zu bestätigen, ob diese „verdrehte Scheiben“-Theorie der wahre Grund dafür ist, dass der Jet sich so seltsam verhält.

Kurz gesagt: Ein berühmter kosmischer Jet, normalerweise ein steter Pfeil, ist plötzlich zu einem rotierenden, wackeligen und gelegentlich expandierenden Lichtstrahl geworden, wahrscheinlich weil der „Motor“, der ihn ausstößt, unter einer dichten Schicht aus kosmischem Nebel verdreht und sich dreht.

Technische Zusammenfassung: Entdeckung ungewöhnlicher Variationen der Jet-Orientierung im Mikroquasar GRS 1915+105

Problemstellung
GRS 1915+105, ein Prototyp eines Mikroquasars in der Milchstraße, zeigte historisch eine stabile Radiojet-Orientierung in der Südost–Nordwest-Richtung mit einem mittleren Positionswinkel (PA) von $147^\circ \pm 8^\circ$ . Die Quelle trat jedoch 2018 in einen eigentümlichen, anhaltenden Röntgen-verdeckten Zustand ein, der durch niedrige Röntgenflüsse, aber episodische Radioflares charakterisiert ist. Jüngere Literatur deutet darauf hin, dass diese Verdeckung aus einer gewölbten, präzedierenden inneren Akkretionsscheibe resultieren könnte. Während frühere Studien Änderungen der Jet-Parameter im Jahr 2023 feststellten, blieb die kurzfristige Entwicklung der Jet-Orientierung auf Tagesbasis während dieser verdeckten Phase bisher unzureichend charakterisiert. Diese Arbeit adressiert die Notwendigkeit hochauflösender Überwachungen, um das Verhalten des Jets während der aktuellen aktiven Flaring-Periode Anfang 2025 zu charakterisieren.

Methodik
Die Studie nutzte das East Asia VLBI Network (EAVN), um drei Epochen-Beobachtungen von GRS 1915+105 bei 6,7 GHz zwischen dem 18. Januar und dem 24. Februar 2025 durchzuführen. Diese Beobachtungen wurden durch durch das RATAN-600 Monitoring-Programm detektierte gigantische Radioflares ausgelöst.

Beobachtungen: Die Daten wurden in links-zirkularer Polarisation mit einer Bandbreite von 256 MHz aufgezeichnet. Die Beobachtungen verwendeten schnelles Umschalten (Fast Switching) zwischen dem Zielobjekt und dem Phasen-Kalibrator ICRF J192540.8+122738 (J1925+1227) mit einem Zyklus von etwa 3 Minuten.
Datenreduktion: Die Korrelation erfolgte am Korea–Japan Correlation Center (KJCC). Es wurden Standard-VLBI-Kalibrierungsverfahren mittels AIPS angewendet, einschließlich a priori Amplitudenkalibrierung, Bandpasskalibrierung und Phasenreferenzierung. Aufgrund eines Systemfehlers am KJCC, der die Standardübertragung von Rekalkulationstabellen verhinderte, wurde ein alternativer, von N. Sakai entwickelter Code verwendet, um geodynamische Modelle und Verzögerungskorrekturen zu generieren.
Bildgebung und Modellierung: Phasenreferenzierte Bilder wurden in DIFMAP erstellt. Die Struktur des Quells wurde durch das Anpassen kreisförmiger Gauß-Komponenten an die Sichtbarkeitsdaten mittels der Aufgabe MODELFIT modelliert. Die Jet-Orientierung (PA) wurde durch Berechnung der Best-Fit-Geraden durch die relativen Positionen der Jet-Komponenten und des Kerns unter Verwendung einer gewichteten linearen Regression abgeleitet.

Wesentliche Beiträge und Ergebnisse

Entdeckung extremer Variationen der Jet-Orientierung: Die Beobachtungen enthüllten eine dramatische Verschiebung des Positionswinkels des Jets auf einer Zeitskala von 37 Tagen.
- Epoche A (18. Jan.): Der Jet wies den kleinsten jemals gemessenen PA für GRS 1915+105 auf, bei $118^\circ \pm 7^\circ$ .
- Epoche B (25. Jan.): Der PA stieg auf $131^\circ \pm 6^\circ$ an.
- Epoche F (24. Feb.): Der PA erhöhte sich weiter auf $152^\circ \pm 2^\circ$ , was dem historischen Mittel entspricht.
- Dies stellt eine Variation von $34^\circ$ über 37 Tage dar und weicht signifikant vom historischen Mittelwert von $147^\circ \pm 8^\circ$ ab.
Kontext der Langzeitentwicklung: Durch die Zusammenstellung von Literaturdaten von 1994 bis 2025 zeigen die Autoren, dass die Jet-Orientierung bis 2015 relativ stabil blieb. Seit 2023 zeigt der Jet jedoch signifikante Variationen, die von $118^\circ$ bis $188^\circ$ reichen. Die Beobachtungen aus dem Jahr 2025 erfassen die untere Extremgrenze dieses neuen Variabilitätsregimes.
Besondere Morphologie in Epoche F: Das Bild aus Epoche F offenbarte eine ungewöhnliche Struktur, bei der die helle, annähernde (approaching) Jet-Komponente (F1) eine Nordost-Ausdehnung relativ zu ihrem Intensitätsmaximum zeigte.
- Verifizierung: Umfangreiche Tests bestätigten, dass es sich bei diesem Merkmal um eine reale Struktur und nicht um ein Bildgebungsartefakt handelt, einschließlich Selbstkalibrierung mit reduzierten Lösungsintervallen, Aufteilung der Daten in zeitliche Hälften und sequenzieller Entfernung von Antennen.
- Flussverhältnis: Das Verhältnis der Flussdichte von Jet zu Gegenjet ( $R_S$ ) in Epoche F wurde mit $12,3 \pm 3,4$ berechnet, was signifikant höher ist als die in vorangegangenen Epochen beobachteten Werte ( $<10$ ) und auf hochgradig asymmetrische Auswürfe hindeutet.
- Interpretation: Die Autoren legen nahe, dass diese Morphologie auf eine laterale Ausbreitung des annähernden Jet-Blobs hindeutet, ein Phänomen, das bisher nicht für diese Quelle berichtet wurde.

Bedeutung und Behauptungen
Das Paper behauptet, dass die beobachteten schnellen und großräumigen Variationen der Jet-Orientierung, die während des anhaltenden Röntgen-verdeckten Zustands der Quelle auftreten, starke Belege für eine dynamische innere Akkretionsscheibe liefern.

Präzessions-Hypothese: Unter Analogie zum Schwarzen-Loch-Binärsystem V404 Cygni schlagen die Autoren vor, dass die Änderungen der Jet-Orientierung durch die Präzession einer gewölbten, inneren „Slim“-Akkretionsscheibe verursacht werden. Diese Präzession wird wahrscheinlich durch Spin–Orbit-Fehlausrichtung angetrieben.
Konsistenz mit Röntgen-Daten: Diese Interpretation steht im Einklang mit jüngsten Röntgen-spektroskopischen Studien (z. B. J. M. Miller et al. 2025), die nahelegen, dass eine gewölbte, präzedierende innere Scheibe für die beobachtete Röntgen-Obskuration und die Emissionslinien verantwortlich ist.
Ungewöhnlicher Auswurf: Der Nachweis der lateralen Ausbreitung in der annähernden Jet-Komponente deutet auf komplexe Hydrodynamik im Auswurfprozess hin, was potenziell mit demselben präzedierenden Scheibenmechanismus zusammenhängt.

Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass, obwohl die Jet-Orientierung historisch stabil war, die aktuelle Epoche (post-2023) eine distinkte Phase der Instabilität darstellt. Zukünftige Multiwellenlängen-Beobachtungen werden als essenziell identifiziert, um das Disk-Jet-Präzessions-Szenario zu bestätigen und den Ursprung der eigentümlichen lateralen Ausbreitung zu untersuchen.

1. Der „wackelige“ Sprüher

2. Das „versteckte“ Schwarze Loch

3. Der „explodierende“ Klumpen

4. Warum es wichtig ist

Mehr davon