Jets aus Galaxien im Röntgenlicht

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Ein Falschfarbenbild der Kernregion der Galaxie NGC 4151; es zeigt ein etwa 1.000 Lichtjahre großes Gebiet. Blau gibt Radiostrahlung wieder, grün die mit dem Hubble-Weltraum-Teleskop aufgezeichnete optische Strahlung durch ionisierten Sauerstoff und rot die mit dem Chandra-Röntgen-Observatorium erfasste Röntgenstrahlung. Die Röntgendaten stellen die erste derartige kleinräumige Röntgenansicht eines außergewöhnlichen Galaxienkerns dar. NASA / Chandra X-ray Observatory / Hubble Space Telescope und Wang et al., 2009

 

Ein Falschfarbenbild der Kernregion der Galaxie NGC 4151; es zeigt ein etwa 1.000 Lichtjahre großes Gebiet. Blau gibt Radiostrahlung wieder, grün die mit dem Hubble-Weltraum-Teleskop aufgezeichnete optische Strahlung durch ionisierten Sauerstoff und rot die mit dem Chandra-Röntgen-Observatorium erfasste Röntgenstrahlung. Die Röntgendaten stellen die erste derartige kleinräumige Röntgenansicht eines außergewöhnlichen Galaxienkerns dar.
NASA / Chandra X-ray Observatory / Hubble Space Telescope und Wang et al., 2009

Einige spektakuläre Galaxien stoßen gewaltige, eng gebündelte Jets aus ionisiertem Gas aus, die Millionen Lichtjahre lang sind und durch die massereichen Schwarzen Löcher in ihren Zentren angetrieben werden. Die ionisierten Jets werden bei Radio- und manchmal bei optischen Wellenlängen beobachtet, doch die meisten dieser aktiven galaktischen Kerne erzeugen auch Röntgenstrahlung im Umfeld der galaktischen Kerne. Die Röntgenemission unterstützt die Astronomen, die physikalischen Prozesse, die für die Jets verantwortlich sind sowie die Natur der galaktischen Kerne, deren Umgebung und die Eigenschaften der Schwarzen Löcher selbst, zu bestimmen. In den meisten Galaxien mit Radiojets sind jedoch die Untersuchungen im Röntgenlicht schwierig, da die Emission schwach ist und die Galaxien zu weit entfernt sind, um sie bei Röntgenstrahlung mühelos abzubilden.

Eine siebenköpfige Astronomengruppe untersuchte mit dem Chandra-Röntgen-Observatorium die Galaxie NGC 4151, die ungefähr 40 Millionen Lichtjahre entfernt liegt; sie besitzt einen der am nächsten gelegenen aktiven galaktischen Kerne. Ihr kleiner Radiojet ist nur etwa 700 Lichtjahre lang; diese Galaxie ist ein gutes Beispiel für den bekannteren Ursprung von Jets. Zudem hat das Hubble-Weltraum-Teleskop genaue optische Aufnahmen der inneren Regionen geliefert. Die neuen Beobachtungen der Wissenschaftler liefern die ersten umfassenden Röntgenansichten dieses Kerns.

Die Astronomen waren in der Lage, die genaue Form des im Röntgenlicht strahlenden Gases mit derjenigen von Ionen ausgesandten optischen Strahlung gegenüberzustellen und so zum Beispiel die aktiven Bereiche entlang der Jets zu vergleichen. Die Gruppe kann zeigen, daß insgesamt die physikalischen Bedingungen dieser aktiven Bereiche unabhängig von ihrer Entfernung zum Schwarzen Loch gleich sind. Die Wissenschaftler folgern daher, daß eine der in den meisten Fällen vorgeschlagenen Theorien über die Emission, eine Theorie, die auf Magnetfeldern beruht, zumindest für diese Galaxienklasse nicht gestützt wird. Die neuen Resultate scheinen vielmehr darauf hinzudeuten, daß ein abströmender Wind heftig auf Gaswolken im örtlichen Umfeld trifft und diese Wechselwirkungen die Röntgenstrahlung hervorrufen. Die Ergebnisse helfen zu erklären, wie und warum die Jets in diesen moderateren Quellen mit den extremeren Beispielen vergleichbar sind und geben damit unserem allgemeinen Verständnis über diese erstaunlichen kosmischen Leuchtfeuer auch mehr Überzeugungskraft.

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