RÖNTGENJETS EINES SCHWARZEN LOCHS, DAS KOSMISCHE STRAHLUNG ABFEUERT

Einige der energiereichsten Teilchen unserer Galaxis könnten von Mikroquasaren stammen: einem Schwarzen Loch oder Neutronenstern, der sich von einem Begleitstern nährt und relativistische Jets ausstößt. Bodengestützte Detektorfelder wie Tibet ASγ, HAWC und LHAASO haben von mehreren von ihnen Gammastrahlen oberhalb von 100 TeV nachgewiesen. Das macht Mikroquasare zu einer neuen Klasse von PeVatronen – Beschleunigern, die Teilchen auf ein Peta-Elektronenvolt bringen können, eine Billiarde Elektronenvolt.

Der erste identifizierte war SS 433 mit seinem Nebel W50. Der zweite war V4641 Sagittarii.

Ein Champion der Gammastrahlung

V4641 Sgr ist der leuchtkräftigste Mikroquasar im TeV-Gammabereich. Sein Gammastrahlenleuchten, nachgewiesen bis 0,8 PeV, erstreckt sich über etwa ein Grad des Himmels, mit einem der „härtesten“ Spektren unter den TeV-Quellen der Galaxis. In seinem Herzen: ein Schwarzes Loch von 6,4 Sonnenmassen und ein Begleitstern von 2,9 Sonnenmassen, etwa 6,2 Kiloparsec entfernt. Das System brach 1999 heftig aus und flackert seitdem etwa alle zwei Jahre auf; Radiojets wurden während des Ausbruchs von 1999 beobachtet.

Röntgenteleskope hatten es jedoch meist während Ausbrüchen beobachtet, wenn die Zentralquelle alles überstrahlt. Der Satellit XRISM hatte 2024 einen Hinweis auf ausgedehnte Röntgenstrahlung gesehen, aber kurz nach einem Ausbruch und nur in einem Teil der Region.

Auf die Stille warten

Naomi Tsuji (Universität Tokio und RIKEN), Caterina Tresoldi (INAF–Sternwarte Brera) und rund vierzig Kolleginnen und Kollegen in Japan, Italien, den USA, China, Kanada, Frankreich und anderen Ländern wählten die entgegengesetzte Strategie. Nachdem sie mit anderen Instrumenten geprüft hatten, dass das Schwarze Loch ruhig war, richteten sie das Teleskop XMM-Newton im September 2025 auf die gesamte Gammastrahlenregion: vier Ausrichtungen von je 30 bis 40 Kilosekunden. Die Zentralquelle war damals etwa drei Größenordnungen lichtschwächer als bei der XRISM-Beobachtung.

Das Feld erwies sich als voller Punktquellen – aktiver Sterne, Weißer Zwerge, ferner Galaxien –, die das Team ausblendete, um nach diffusem Licht zu suchen.

XMM-Newton-Karten der Region um V4641 Sgr (Stern) mit Gammastrahlen-Konturen von H.E.S.S. in Weiß; rechts die beiden neuen ausgedehnten Röntgenquellen n1 und s1. — Abbildung 1, Tsuji, Tresoldi et al. (2026), arXiv:2610.02966.

Zwei Knoten auf der Jetachse

Im Band von 2–5 keV heben sich zwei ausgedehnte Flecken ab, nach den bekannten Knoten von SS 433 n1 (Nord) und s1 (Süd) benannt. Sie liegen etwa 23 und 25 Parsec vom Doppelsystem entfernt, grob auf der Achse der Radiojets (innerhalb von 16° bzw. 10°), und innerhalb der Gammastrahlenemission. Nachweissignifikanz: 20 Sigma für n1, 7 Sigma für s1; n1 zeigt sich in zwei getrennten Beobachtungen.

Es ist der erste Nachweis von Röntgenjetstrukturen mit Dutzenden Parsec Länge in diesem System. Solche Strukturen kennt man nur bei einer Handvoll Röntgendoppelsterne.

Ihr Spektrum ist ein glattes Potenzgesetz, ohne die Emissionslinien eines heißen Gases; ein thermisches Modell passt viel schlechter. Die Autoren deuten es als Synchrotronstrahlung: Elektronen mit Energien von mehreren TeV, die in einem Magnetfeld spiralen.

Ein schwaches, lokal verstärktes Feld

Modelliert man Röntgen- und Gammastrahlung gemeinsam – dieselben Elektronen erzeugen beide –, ergibt sich ein Magnetfeld von nur 3 bis 5 Mikrogauß in den Knoten und von 1 bis 2 Mikrogauß oder weniger im Rest der Gammastrahlenkeulen. Das Feld ist schwach, aber lokal verstärkt.

Das ist der entscheidende Unterschied zu SS 433, dessen Knoten in ähnlichen Abständen liegen: SS 433 leuchtet im Röntgenbereich etwa zehnmal stärker als im Gammabereich, V4641 Sgr etwa zehnmal schwächer, weil sein Feld schwächer ist. Die Autoren vermuten einen im Mittel weniger leistungsstarken Jet oder eine dünnere Umgebung, da V4641 Sgr etwa 5 Grad unterhalb der galaktischen Ebene liegt.

Zwei Deutungen bleiben offen: Die Knoten könnten die Beschleunigungsorte selbst sein, an denen der Jet geschockt wird, oder stromabwärts liegende Strukturen. Um in einem solchen Feld über etwa 5 Parsec PeV-Energien zu erreichen, müsste sich der Jet mit mindestens einem Zehntel der Lichtgeschwindigkeit bewegen. Teilchen, die von Protonen statt Elektronen erzeugt werden, lassen sich ebenfalls nicht ausschließen.

Neben das Zentrum schauen

Die Autoren mahnen zur Vorsicht: Nicht aufgelöste Punktquellen könnten noch beitragen, und das diffuse Aussehen könnte teilweise von der begrenzten Auflösung herrühren. Beobachtungen mit Chandra und NuSTAR sind geplant. Eine begleitende Arbeit mit dem Satelliten Einstein Probe berichtet von übereinstimmenden Röntgenstrukturen. Ihr Rat an andere Astronomen ist einfach: abseits des hellen Zentrums hinschauen, in ruhigen Phasen, und nach den Knoten suchen.