VLBA
Gaswolke vervielfacht Bild eines Quasars
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
astronews.com
5. September 2013

Erstmals konnten Astronomen beobachten, wie das Bild eines entfernten Quasars durch eine Gaswolke in unserer Milchstraße in mehrere Einzelbilder zerlegt wird. Ein solches Phänomen war vor einigen Jahrzehnten theoretisch vorhergesagt worden. Erst jetzt wurde es aber durch die Beobachtungen mit dem Very Long Baseline Array (VLBA) bestätigt.

Künstlerische Darstellung eines Teils unserer Milchstraße von oben betrachtet. Unsere Sonne befindet sich in ungefähr 25.000 Lichtjahren Entfernung vom Zentrum der Milchstraße (im Bild oben rechts). Die gestrichelte Linie zeigt die Sichtlinie zum Quasar 2023+335, die durch die nahegelegene Cygnus-X-Region im lokalen Arm der Milchstraße führt. Bild: R. Hurt, NASA/JPL-CalTech/SSC, nach Abb. 6 in Pushkarev et al. [Großansicht]

Bonner Astronomen haben beobachtet, wie das Bild eines Quasars in mehreren Milliarden Lichtjahren Entfernung durch den Einfluss einer ionisierten Gaswolke in unserer Milchstraße in mehrere Einzelbilder aufgespaltet wird. Ein Phänomen dieser Art wurde bereits in den 1970er Jahren theoretisch vorhergesagt. Durch Beobachtungen mit dem amerikanischen Very Long Baseline Array (VLBA), einem Netzwerk aus Radioteleskopen, die am Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) ausgewertet wurden, gelang nun erstmals eine Bestätigung dieser Vorhersage.

Aufmerksam wurden die Astronomen auf das Objekt 2023+335 im Rahmen einer ausgedehnten Studie, bei der zeitliche Veränderungen im Erscheinungsbild von rund 300 entfernten Quasaren in fast drei Milliarden Lichtjahren Entfernung untersucht werden sollten. Als "Quasar" bezeichnet man den Kernbereich einer aktiven Galaxie. In dieser verschlingt gerade ein supermassereiches Schwarzes Loch gewaltige Mengen an Material, das vor dem Verschwinden in dem Schwarzen Loch eine intensive Strahlung aussendet. Dies macht das Galaxienzentrum so hell, dass es den Rest der Galaxie überstrahlt und dadurch in großer Entfernung fast wie ein einzelner Stern erscheint.

Als die Astronomen nun eine Reihe von Aufnahmen von 2023+335 untersuchten, nahmen sie dramatische Veränderungen im Aussehen dieses Quasars wahr. Diese Veränderungen, so die Forscher, werden dadurch verursacht, dass die von dem Quasar ausgestrahlten Radiowellen durch eine Gaswolke in unserer Milchstraße umgebogen werden, die sich in wesentlich geringerer Entfernung durch die Sichtlinie zum Quasar bewegt.

"Genauso wie wir eine Lichtquelle hinter einer gefrorenen Scheibe verbreitert oder sogar in Mehrfachbildern sehen würden, so sehen wir den 'Tanz' dieses Quasars hinter einer Gaswolke unserer Milchstraße", erklärt Prof. Anton Zensus, Direktor am MPIfR und Mitglied des Forscherteams, das diesen Effekt erstmals beobachten konnte. "Es ist ein bisschen so wie eine Fata Morgana an einem heißen Tag in der Wüste, oder wie die Nebensonnen, die aufgrund von Eiswolken das Bild unseres Heimatsterns am Himmel verändern."

"Solche Ereignisse, die allem Anschein nach recht selten sind, zeigen uns einen neuen Weg, um etwas über die Eigenschaften des turbulenten Gases zu erfahren, das einen erheblichen Anteil an der Materie in unserer Milchstraße ausmacht", sagt Alexander Pushkarev, Wissenschaftler am Bonner MPIfR und am Astrophysikalischen Observatorium Krim, Ukraine, der Leiter des internationalen Forscherteams.

Die Wissenschaftler hatten 2023+335 im Jahr 2008 zu ihrer Liste von Beobachtungsobjekten hinzugefügt. Die dort enthaltenen Quellen im Rahmen des MOJAVE-Projekts (MOJAVE steht für "Monitoring Of Jets in Active galactic nuclei with VLBA Experiments") sind Quasare sowie weitere Galaxien mit supermassereichen Schwarzen Löchern in ihren Zentralregionen. Die Gravitationsenergie dieser Zentralquellen treibt Materiejets an, die fast bis auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Der Quasar 2023+335 zeigte zunächst die typische Struktur für ein solches Objekt, mit einem leuchtkräftigen Kern und einem daraus hervorschießenden Jet.

Im Jahr 2009 hat sich dann die Struktur dieses Objekts massiv verändert, mit dem Auftreten einer ganzen Reihe von neuen hellen Einzelquellen im Radiofrequenzbereich. "Wir haben noch nie vorher ein ähnliches Verhalten festgestellt, weder bei den Hunderten von Quasaren in unserem eigenen Beobachtungsprogramm noch bei den Objekten in anderen Untersuchungen", so Prof. Eduardo Ros vom MPIfR, ebenfalls an der Entdeckung beteiligt.

Der tatsächlichen Ursache für das Phänomen ist man dann durch die Entdeckung von Helligkeitsschwankungen im Radiofrequenzbereich mit anderen Teleskopen auf die Spur gekommen, die für eine Streuung der Wellen im dazwischenliegenden Medium sprechen. Die Analyse der Wissenschaftler deutet darauf hin, dass die Radiostrahlung des Quasars beim Durchgang durch eine turbulente Wolke von geladenem Gas in ihrer Bahn abgelenkt wird, die sich in rund 5000 Lichtjahren Entfernung von der Erde in Richtung des Sternbilds Schwan befindet.

Die Größe der Wolke entspricht ungefähr dem Abstand des Planeten Merkur von der Sonne und sie bewegt sich mit 56 Kilometern pro Sekunde entlang der Sichtlinie. "Die systematische Überwachung von 2023+335 dürfte noch weitere Ereignisse dieser Art aufzeigen, so dass wir zusätzliche Details sowohl über den Prozess lernen können, mit dem die Wellen gestreut werden als auch über das Gas, das die Streuung hervorruft", fügt Alexander Pushkarev hinzu. "Andere Quasare, die wir durch ähnliche Regionen in der Milchstraße wahrnehmen, könnten ein entsprechendes Verhalten zeigen."

Die Forscher haben ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.