Untersuchung der Röntgenvariabilität des Kerns einer Galaxie

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Eine Aufnahme der aktiven Galaxie NGC 4507 im sichtbaren Licht. Neue Beobachtungen der Röntgenvariabilität dieser Galaxie lassen darauf schließen, daß ein einfaches, allgemein gültiges Modell zur Beschreibung aktiver Galaxien unzureichend ist. Carnegie Institution of Washington

 

In einer aktiven Galaxie enthält das Zentrum ein massereiches Schwarzes Loch, das in hohem Maß Material akkretiert. Bei diesem Vorgang stößt der Kern üblicherweise Teilchenjets aus und strahlt bei vielen Wellenlängen, insbesondere bei Röntgenwellenlängen, hell auf. Nahezu bei der Hälfte aller aktiven galaktischen Kerne ist die Emission von Röntgenstrahlung mit relativ hoher Energie beobachtbar, während Röntgenstrahlung niedrigerer Energie fehlt. Da jedoch normale physikalische Prozesse beide Kategorien von Röntgenstrahlung erzeugen werden, ist die übliche Erklärung, daß dichte Gaswolken in größerer Zahl nahe beim Kern auftreten und Röntgenstrahlung niedriger Energie absorbieren, Strahlung höherer Energie aber wenig beeinflussen. Im Röntgenlicht strahlende aktive Galaxien sind für Astronomen nicht nur von Interesse, da sie Einsichten in Schwarze Löcher und deren Umgebung liefern, sondern auch, weil die Röntgenstrahlung sich oft mit der Zeit ändert und so möglicherweise die Bewegungen dieser Wolken um das Zentrum wiederspiegeln. Diese Bewegungen wiederum liefern Informationen darüber, wie der Kern und seine Galaxie entstanden und sich entwickelten.

Aktive Galaxien besitzen zahlreiche, tiefgreifend unterschiedliche Eigenschaften. Beispielsweise schießen einige Galaxien bipolare Jets aus ihrem Zentrum und die Spektrallinien zeigen niedrige Geschwindigkeiten an, während andere keine Jets erkennen lassen und deren Linien auf große Geschwindigkeiten hindeuten. Das gebräuchliche „Vereinheitlichungsmodell“ für diese Objekte postuliert, daß all diese Galaxien ihrem Wesen nach gleich sind; nur ist bei einigen unser Blickwinkel auf die Galaxie nahezu wie der Blick auf eine Kante (Edge-on), bei anderen fast frontal (Face-on) oder der Blickwinkel liegt zwischen diesen beiden Extremen. Die Zuverlässigkeit und Eignung des Vereinheitlichungsmodells zu klären ist für das Verständnis dieser leuchtkräftigen Objekte genauso entscheidend wie die Frage, was ihre Aktivität mit Energie versorgt.

Acht Astronomen, dabei die fünf CfA-Astronomen Andrea Marinucci, Guido Risaliti, Junfeng Wang, Martin Elvis und Emanuele Nardini, untersuchten mit den Satelliten XMM-Newton und Chandra die Variabilität der Röntgenstrahlung der aktiven Galaxie NGC 4507. Sie versuchten zu prüfen, ob die Änderung der Röntgenstrahlung Bewegungen von absorbierenden Gaswolken um das Schwarze Loch erkennen läßt und wenn dies der Fall sein sollte, ob das Resultat mit dem Gedanken vereinbar war, daß ein einziger, allgemein gültiger Aufbau, der aus unterschiedlichen Winkeln gesehen wird, die fundamentalen Unterschiede zwischen den Arten an aktiven Galaxien erklären könnte.

Von der Galaxie NGC 4507 wußte man, daß sich die Röntgenemission über den ziemlich langen Zeitraum von Jahren ändert. Die Gruppe berichtet, daß sie bei der Überwachung der Quelle mit kürzeren Intervallen entdeckten, daß bereits über einen Zeitraum von Monaten beträchtliche Veränderungen eintraten; dies steht mit Bewegungen von Gaswolken in Entfernungen von etwa einhundert Lichtjahren vom Kern in Übereinstimmung. Diese Entfernung ist viel größer als vom Vereinheitlichungsmodell vorausgesetzt. Aus diesem Grunde folgern die Astronomen, daß ein einziger, allgemein gültiger Aufbau in aktiven Galaxien nicht in der Lage ist, alle beobachteten Verhaltensweisen zu erklären.

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