Erkennung von Gammastrahlen-Blazaren

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Die Vorstellung eines Künstlers von einem Blazar, einer Galaxie, deren Schwarzes Loch im Kern sich schnell bewegende Jets aus geladenen Teilchen aussendet; zufällig können wir in einen der Jets nahezu direkt hineinschauen. Neue Ergebnisse zeigen, daß Blazare unverwechselbare infrarote Farben besitzen; dies ermöglicht Astronomen, Infrarot-Durchmusterungen zu nutzen, um rätselhafte, Gammastrahlung emittierende Objekte wie die Blazare zu identifizieren. NASA

 

Ein Blazar ist eine Galaxie mit einem äußerst hellen, zentralen Kern, der ein supermassereiches Schwarzes Loch beheimatet, ganz wie ein Quasar. Der Unterschied besteht darin, daß ein Blazar äußerst hochenergetische Gammastrahlung aussenden kann – Licht, das über hundertmillionenmal energiereicher ist als die höchsten Energien der Röntgenstrahlung, die zum Beispiel mit dem Chandra-Röntgen-Observatorium zu sehen sind. Blazare sind im Allgemeinen auch durch die Anwesenheit schneller und heftiger Änderungen sowie viele Folgen, die aus der Erzeugung von fast lichtschnellen Elektronen resultieren, gekennzeichnet. Astronomen vermuten, daß sich das bizarre Verhalten von Blazaren dadurch erklärt, daß Materie, die in die Umgebung des massereichen Schwarzen Lochs stürzt, in einem gewaltigen, eng gebündelten Strahl geladener Teilchen hoher Geschwindigkeit ausbricht. Die starke Röntgen-, Gamma- und Infrarotstrahlung als auch deren Änderung sind vermutlich das Ergebnis unseres zufälligen Blicks genau in die Jets. Diese Orientierung macht Blazare zu einzigartigen Untersuchungsobjekten für exotische physikalische Aktivität. In den meisten anderen Galaxien kommt die infrarote Strahlung von Staub, der eher entweder durch Sternentstehung oder ultraviolette Strahlung aus dem Umfeld des massereichen Schwarzen Lochs als durch einen Blazarjet erwärmt wird.

Eines der Hauptprobleme beim Studium von Gammastrahlen-Blazaren ist die Identifizierung der Quelle am Himmel für nachfolgende Untersuchungen. Die kurzlebige Gammastrahlung wird von Satelliten wie Fermi entdeckt, deren charakteristische Unsicherheit bei der Ortsbestimmung des Objekts annähernd der Größe des Vollmonds entspricht und hinterlassen den detaillierten Folgeuntersuchungen (mit optischen oder Radioteleskopen) das Problem, in diesem Feld aus Hunderten von Anwärtern das eine Objekt von Interesse zu erkennen. Zum Beispiel könnte die Gammastrahlung nicht nur mit einem Blazarjet in Verbindung stehen, sondern auch mit einigen anderen Mechanismen. Nun entdeckten CfA-Astronomen unlängst, daß die infraroten Farben der Blazare, die während der kürzlich erfolgten Durchmusterung durch den NASA-Satelliten WISE mit seiner viel höheren räumlichen Genauigkeit gemessen wurden, so ungewöhnlich sind, daß alle Objekte mit diesen Farben vermutlich Blazare sind. Ja, sogar siebenundneunzig Prozent aller bekannten Blazare waren unter tausenden von anderen WISE-Quellen durch ihre Infrarot-Farben leicht zu erkennen.

Philip Cowperthwaite, Raffaele D’Abrusco, Alessandro Paggi und Howard Smith am CfA haben gemeinsam mit F. Massaro und G. Tosti eine Arbeit veröffentlicht, in der sie die von WISE gemessenen Infrarot-Farben nutzen, um in den aufgenommenen Himmelsausschnitten mögliche Blazare in zuvor rätselhaften, nicht identifizierten Gammastrahlen-Quellen zu bestimmen. Von 102 nicht klassifizierten Gammastrahlen-Objekten in der veröffentlichten Literatur fanden sie dreizehn konkrete, geeignete Galaxienkandidaten (in den anderen Fällen waren die WISE-Daten nicht empfindlich genug und/oder zweideutig). Sie waren dann imstande, die Datenarchive nach zusätzlichen Informationen über diese Kandidaten bei vielen Wellenlängen zu durchsuchen. Sie alle geben, wie von Blazaren erwartet, starke Radiostrahlung ab und elf Objekte besitzen zudem ein bekanntes Gegenstück im Röntgenlicht. Von (bisher) sieben gibt es auch optische Spektren, die darauf hindeuten, daß es sich um Blazare handelt; die Forscher nehmen jetzt von einigen anderen Kandidaten optische Spektren auf. Die neue Arbeit zeigt, wie leistungsfähig der Einsatz infraroter Farben zur Erkennung von Gammastrahlen-Blazaren ist und stellt den Beginn zur Lösung des Rätsels der nicht identifizierten Gammastrahlen-Blazare dar.

Literatur:
„Identification of New Gamma-Ray Blazar Candidates with Multifrequency Archival Observations“
Philip S. Cowperthwaite, F. Massaro, R. D’Abrusco, A. Paggi, G. Tosti, and Howard A. Smith
The Astronomical Journal, 146:110 (10pp), 2013 November