Einem internationalen Team von Astrophysikern ist es erstmals gelungen, sehr hochenergetische Gammastrahlung von einem nahegelegenen aktiven Galaxienkern, der Radiogalaxie Centaurus A, nachzuweisen. Die schwache Strahlung wurde von den H.E.S.S.-Teleskopen in Namibia entdeckt, einem der empfindlichsten Instrumente der Hochenergieastrophysik, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift „The Astrophysical Journal Letters“.
Aktive Galaxien sind die energiereichsten Objekte im Universum; in ihrem Zentrum wird ein supermassives schwarzes Loch vermutet. In dessen Umgebung werden geladene Teilchen – Elektronen und Protonen – auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, die dann in Form gewaltiger Teilchenströme, so genannter Jets, in entgegengesetzte Richtungen herausschießen.
Centaurus A im Sternbild Zentaur ist eine der hellsten Galaxien an unserem Nachthimmel und zugleich die nächstgelegene Radiogalaxie mit einem aktiven Kern. Diese Nähe ermöglicht einzigartige Studien des aktiven Galaxienkerns und seiner Umgebung. Centaurus A nimmt am Himmel eine Fläche ein, die mehr als 100 Mal so groß ist wie der Vollmond – allerdings leuchtet diese ausgedehnte Struktur nur im Radiobereich, während mit dem bloßen Auge nur die Galaxie selbst sichtbar ist.
Centaurus A im Visier der H.E.S.S.-Teleskope
Die Teleskope des High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) in Namibia haben nun zum ersten Mal hochenergetische Gammastrahlung von Centaurus A beobachtet. H.E.S.S. besteht aus vier identischen Teleskopen mit einem Spiegeldurchmesser von 13 Metern und wird von einer internationalen Kooperation unter Federführung des Max-Planck-Instituts für Kernphysik in Heidelberg betrieben.
Ultraschnelle Kameras registrieren die schwachen blauen Lichtblitze, die ausgesandt werden, wenn Gammaquanten in der Erdatmosphäre absorbiert werden und Kaskaden von subatomaren Teilchen, so genannte Teilchenschauer, erzeugen.
Die von Centaurus A nachgewiesene hochenergetische Gammastrahlung ist so schwach, dass mehr als 100 Stunden Beobachtungszeit notwendig waren, um ein Bild zu erhalten. Die Strahlung kommt aus Richtung des Zentrums der Galaxie und den inneren Regionen der Jets. Mit den bisherigen Daten lässt sich die genaue Herkunft der Strahlung aber noch nicht ermitteln. Diese Gammastrahlung ist eine Billion Mal energiereicher als sichtbares Licht und entsteht vermutlich, wenn die in der Umgebung eines schwarzen Lochs extrem beschleunigten Teilchen anschließend mit Strahlungsfeldern oder der umgebenden Materie reagieren.
Aktive Galaxienkerne als Gammastrahlen-Schleudern?
Die Entdeckung hochenergetischer Gammastrahlung von Centaurus A wirft nach Angaben der Forscher die Frage auf, ob die Emission von Gammastrahlung vielleicht eine grundlegende Eigenschaft aller aktiven Galaxienkerne ist. Um diese Frage zu beantworten, sind weitere Beobachtungen von Centaurus A und anderer aktiver Galaxienkerne notwendig. Sollte das der Fall sein, könnten zukünftige Instrumente mit höherer Empfindlichkeit weitaus mehr Quellen entdecken als bisher angenommen und so zur Aufklärung der zugrunde liegenden Prozesse beitragen.
Ein großes Teleskop mit 30 Meter Spiegeldurchmesser zur Erweiterung von H.E.S.S. ist schon im Aufbau und soll 2010 die Beobachtungen aufnehmen. Für die weitere Zukunft ist außerdem das europäische Projekt Cherenkov Telescope Array (CTA) geplant. Dabei handelt es sich um ein Observatorium für hochenergetische Gammastrahlung, das aus etwa 100 Teleskopen besteht und eine zehn Mal höhere Empfindlichkeit im Vergleich zu bestehenden Instrumenten erreicht.
(idw – Max-Planck-Institut für Kernphysik, 31.03.2009 – DLO)
