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Montag, 16.01.2017
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„Radioblasen“ entpuppen sich als Gammastrahlenquelle

Überraschende Entdeckung in der Radiogalaxie Centaurus A

Die Galaxie Centaurus A ist schon lange als starke Radioquelle bekannt. Jetzt hat ein internationales Forscherteam diese Radiogalaxie erstmals auch Gammastrahlenbereich untersucht und festgestellt, dass die „Radioblasen“ dieser Galaxie auch erstaunlich starke Gammastrahlenquellen sind. Diese überraschende, jetzt in „Science“ veröffentlichte Erkenntnis wirft die Frage auf, ob dies vielleicht auch für andere Radiogalaxien gelten könnte.
Überlagerung der Strahlung von Centaurus A im Radiobereich (orange), optischen (grau) und Gammabereich (violett).

Überlagerung der Strahlung von Centaurus A im Radiobereich (orange), optischen (grau) und Gammabereich (violett).

Radiogalaxien sind entfernte, zumeist elliptische Riesengalaxien mit einem aktiven Kern, die sich durch überdurchschnittlich starke Radiostrahlung auszeichnen. Riesige Radioblasen, symmetrisch und in einem Abstand von fast einer Millionen Lichtjahren zum Kern, sind charakteristisch für solche Galaxien. Als Energiequelle wird ein extrem massives Schwarzes Loch mit der Masse von hundert Millionen bis einige Milliarden Sonnenmassen im Kernbereich vermutet. Ausgehend von diesem Kern der Galaxie versorgen Jets aus geladenen Teilchen, die sich fast so schnell wie das Licht bewegen, die Radioblasen mit Energie. Diese Blasen im Radiobereich sind um ein Vielfaches größer als der optisch sichtbare Teil der Radiogalaxie und können mehrere zehn Millionen Jahre lang im Radiobereich markant glühen.

Radioblasen erstmals im Gammabereich beobachtet


Nach zehnmonatigen Beobachtungen mit dem Large Area Telescope (LAT) des Gammastrahlen-Weltraumteleskops Fermi wurden nun die Radioblasen von Centaurus A erstmals auch im Gammastrahlenlicht, der energetischsten elektromagnetischen Strahlungsform, nachgewiesen und räumlich aufgelöst. Centaurus A ist mit rund zwölf Millionen Lichtjahren Entfernung die uns am nächsten gelegene Radiogalaxie und eine der hellsten Galaxien des südlichen Nachthimmels. Mit ihren Radioblasen überdeckt Centaurus A eine etwa 20-mal größere Fläche am Himmel als der Vollmond.

Gammastrahlung stärker als Radiowellen


Die für astronomische Verhältnisse geringe Entfernung zur Erde erlaubt es den Forschern, am Beispiel dieser Galaxie die Physik aktiver galaktischer Kerne und deren Jets mit einzigartiger Genauigkeit zu untersuchen. Während die Zentralregion von Centaurus A bereits früher als Gammastrahlenquelle bekannt war, stellt der Nachweis der Radioblasen als Quelle von Gammalicht eine Überraschung dar. „Die Messungen zeigen, dass die Strahlungsenergie dieser Blasen im Gammabereich etwa zehnfach stärker als im Radiobereich ist“, erklärt Professor Olaf Reimer vom Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck.


100 Milliarden Elektronenvolt


Mehr als die Hälfte der gesamten Gammastrahlung von Centaurus A entstammt der nördlichen und der südlichen Blase. „Die geladenen, sich schnell bewegenden Teilchen in den Radioblasen benötigen mindestens eine Energie von 100 bis 1.000 Milliarden Elektronenvolt, um durch Kollisionen mit den Photonen des Mikrowellenhintergrunds die von uns gemessene Gammastrahlung zu produzieren“, erläutert Anita Reimer von den Instituten für Theoretische Physik und Astro- und Teilchenphysik der Universität.

Die Gesamtenergie, die in beiden Blasen gespeichert ist, liegt damit bei mindestens 10 hoch 51 Joule. „Der Nachweis von Gammastrahlung aus den Blasen von Centaurus A impliziert auch die Frage, inwieweit dies ein allgemeines Merkmal von aktiven galaktischen Kernen darstellen könnte“, beschreibt die Theoretikerin Reimer eine noch offene Forschungsfrage.

Am Bau der Detektoren auf Fermi und am Betrieb des Observatoriums sind neben der NASA und dem US-Energieministerium Forschungseinrichtungen in den Vereinigten Staaten, in Frankreich, Italien, Schweden, Deutschland und Japan beteiligt.
(Universität Innsbruck, 07.04.2010 - NPO)
 
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