Jetphysik ausgehend von Skalen des Ereignishorizonts

• Antragsteller: Dr. Christian Fromm; Professor Dr. Eduardo Ros, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 443220636

Dieses Projekt zielt darauf ab, die Entstehung, Struktur und hochenergetische Emission relativistischer Jets in Aktiven Galaxienkernen (AGN) zu verstehen. Zum Einsatz kommt eine Kombination aus beobachtungsbasierten und rechnergestützten Methoden. Bereits geleistete Vorarbeiten umfassen hochauflösende Abbildungen von AGN-Jets mit dem Event Horizon Telescope (EHT) und dem Global Millimeter VLBI Array (GMVA) sowie ergänzende Simulationen auf Basis allgemeiner relativistischer Magnetohydrodynamik (GRMHD). Dabei wurde eine umfangreiche Bibliothek von Jet-Simulationen erstellt, EHT-Beobachtungen nahegelegener AGNs wie NGC 1052 und Centaurus A (Cen A) analysiert und Werkzeuge zum Vergleich von Simulationen mit Beobachtungsdaten entwickelt. Diese Arbeiten identifizierten wichtige Eigenschaften wie Jet-Asymmetrien, randaufgehellte Strukturen und Magnetfeldkonfigurationen nahe des Schwarzen Lochs, die für das Verständnis von Jet-Startprozessen essenziell sind. Das beantragte Projekt baut auf diesen Erkenntnissen auf und verfolgt drei zentrale Fragestellungen: Wie werden AGN-Jets gestartet? Wie erfolgt ihre Kollimation über große Distanzen? Und wie entstehen die beobachteten hochenergetischen Emissionen? Untersucht werden drei AGNs mit unterschiedlicher Orientierung und Energie: NGC 1052, Centaurus A und der Blazar 4C +01.28. Grundlage bilden neu erhobene VLBI-Daten (EHT, GMVA), die mit fortgeschrittenen GRMHD- und relativistischen Strahlungstransfer-Simulationen (GRRT) kombiniert werden. Diese berücksichtigen physikalische Prozesse wie Resistivität, Teilchenheizung und -beschleunigung sowie Strahlungstransport. Zudem werden moderne Verfahren aus künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen zur Optimierung der Modellanpassung eingesetzt. Dieses einheitliche, beobachtungsgeleitete Analyseframework soll helfen, Modell-Mehrdeutigkeiten zu überwinden und ein realistischeres Bild der Jet-Physik zu liefern. Das Projekt gliedert sich in zwei zentrale Arbeitspakete: WP1 befasst sich mit der Verarbeitung und Analyse von EHT/GMVA-Daten (Kalibrierung, Bildgebung, spektrale und polarimetrische Auswertung). WP2 umfasst die numerische Modellierung des Jet-Starts, der Propagation und der Strahlungsprozesse. Die bestehende Simulationsbibliothek wird dabei um nicht-ideale physikalische Effekte erweitert und mit synthetischen Beobachtungen verknüpft. Zusätzlich werden hochenergetische Emissionen sowie Neutrinoemission modelliert, um Verbindungen zu multi-messenger Phänomenen herzustellen. Die Verbindung von Multiwellenlängen-Beobachtungen, theoretischer Modellierung und KI-gestützter Analyse positioniert dieses Projekt an der Spitze der AGN-Forschung und wird substanziell zum Verständnis von Jet-Dynamik und Schwarzen-Loch-Umgebungen beitragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5195: Relativistische Jets in Aktiven Galaxien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Matthias Kadler; Professor Dr. J. Anton Zensus
• Kooperationspartner: Dr. Ziri Younsi