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Flackernde Gammastrahlung von Quasar-Jet
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Würzburg
astronews.com
24. August 2020
Von aktiven supermassereichen Schwarzen Löchern schießen oft
gebündelte Plasmastrahlen ins All. Mithilfe des Event Horizon Telescopes
wurde ein solcher Jet beim Quasar 3C279 beobachtet und eine Art Kern des Jets
entdeckt. Weitere Beobachtungen mit dem NASA-Weltraumteleskop Fermi
könnten nun erklären helfen, wie die Energie dorthin gelangt.
Der Jets des Quasars 3C279 sendet flackernde
Gammastrahlung aus, die charakteristisch für das
Phänomen der magnetischen Rekonnexion ist.
Bild: Amit Shukla / Indian Institute of
Technology Indore [Großansicht] |
Schwarze Löcher befinden sich im Zentrum fast aller Galaxien, die bislang
untersucht wurden. Sie haben eine unvorstellbar große Masse und ziehen darum
Materie, Gas und sogar Licht an. Sie können aber auch Materie in Form von
Plasmajets abgeben – das ist eine Art Plasmastrahl, der mit ungeheurer Energie
aus dem Zentrum der Galaxie gestoßen wird. Ein Plasmajet kann mehrere
hunderttausend Lichtjahre weit ins Weltall reichen.
Beim Aussenden dieser intensiven Strahlung bleibt das Schwarze Loch
unsichtbar, weil die Lichtstrahlen in seiner Nähe so stark gekrümmt werden, dass
sich ein Schatten ausbildet. Das hat kürzlich das Forschungsteam der Event
Horizon Telescope (EHT)-Kollaboration für das massereiche Schwarze Loch in
der Riesenellipsengalaxie M87 berichtet. Im Quasar 3C279 – ebenfalls ein
Schwarzes Loch – fand das EHT-Team ein weiteres Phänomen: Im mehr als
tausendfachen Abstand vom Schatten des Schwarzen Lochs leuchtete plötzlich der
Kern eines Plasmajets auf. Wie die Energie für diesen Jet auf unsichtbare Weise
wie durch einen Kamin vom Schwarzen Loch bis zum Kern des Jets gelangt, war
bislang ungeklärt.
Diesen Quasar hat nun der Astrophysiker Amit Shukla, der bis 2018 an der
Julius-Maximilians-Universität Würzburg geforscht hat und jetzt am Indischen
Institut für Technologie in Indore tätig ist, mit dem NASA-Weltraumteleskop
Fermi beobachtet. Er fand heraus, dass der im
Millimeter-Wellenlängenbereich gefundene Kern des Jets auch energiereiche
Gammastrahlung aussendet, allerdings mit einer extrem flackernden Helligkeit.
Diese kann sich innerhalb von wenigen Minuten verdoppeln.
Das spezielle Muster der Abfolge von Helligkeitsänderungen ist für einen
universellen Prozess charakteristisch, der magnetische Rekonnexion genannt wird
und bei vielen astrophysikalischen Objekten mit starken Magnetfeldern auftritt.
Auch die Sonnenaktivität hat mit der Dynamik von Magnetfeldern und Rekonnexion
zu tun. Das wurde jüngst anhand der Beobachtung von "Lagerfeuern" in der
Sonnenatmosphäre mit der Mission Solar Orbiter der europäischen
Raumfahrtagentur ESA gezeigt.
"Ich sah, wie sich bei der Analyse der Daten das spezielle Muster der
magnetischen Rekonnexion in der Lichtkurve abzeichnete. Es kam mir vor, als
hätte ich plötzlich eine Hieroglyphe im Alphabet der Schwarzen Löcher
entziffert", erinnert sich Shukla. Bei der Rekonnexion wird Energie, die
zunächst unsichtbar im Magnetfeld gespeichert ist, plötzlich in zahlreichen
"Mini-Jets" freigesetzt. Darin werden Teilchen beschleunigt, die dann die
beobachtete Gammastrahlung erzeugen. Die magnetische Rekonnexion würde erklären,
wie die Energie vom Schwarzen Loch zum Kern des Jets gelangt und woher sie
letztlich stammt.
"Die Raumzeit in der Nähe des Schwarzen Lochs im Quasar 3C279 wird durch
dessen Rotation gezwungen mitzurotieren", erläutert Professor Karl Mannheim,
Leiter des Lehrstuhls für Astronomie in Würzburg. "Die dort verankerten
rotierenden Magnetfelder treiben den Plasmajet an, der das Schwarze Loch
abbremst und einen Teil der Rotationsenergie in Strahlung verwandelt".
Über ihre Beobachtungen berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift Nature Communications erschienen ist.
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