Eine aufflackernde Gammastrahlenquelle

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Künstlerische Darstellung eines Blazars, dessen riesiger, aus Partikel mit hoher Geschwindigkeit bestehender Jet um ein supermassereiches Schwarzes Loch herum erzeugt wird und der nahezu direkt auf die Erde zielt. Astronomen haben die hochenergetische, abgegebene Gammastrahlung eines Blazars mit VERITAS, dem Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System gemessen und erfolgreich modelliert.
Marscher et al., Wolfgang Steffen, Cosmovision, NRAO / AUI / NSF

Blazare sind Galaxien, deren zentralen, supermassereichen Schwarzen Löcher Material aus den umgebenden Regionen akkretieren. Obwohl sich Akkretion durch ein Schwarzes Loch in vielen Galaxien und Situationen ereignet, bricht im Fall eines Blazars das einfallende Material in einem gewaltigen, eng gebündelten Strahl aus geladenen Teilchen hoher Geschwindigkeit aus. Dieser Strahl zielt, zufällig, in unsere Richtung. Die geladenen Teilchen erzeugen Gammaphotonen, von denen jedes Photon über hundertmillionenmal mehr Energie besitzt als die höchstenergetischen Röntgenphotonen, die mit dem Chandra-Röntgen-Observatorium beobachtbar sind. Der Strahl, bestehend aus Elektronen, bringt viele weitere Effekte hervor und bei Blazaren umfaßt dies auch schnelle, starke und unablässige Veränderungen. Manchmal gehört hierzu auch die Möglichkeit, hochenergetische Gammastrahlung zu erzeugen.

Das Objekt 1ES 1741+196 wurde zum ersten Mal 1996 durch den Röntgensatelliten Einstein als Blazar identifiziert. Bei Folgebeobachtungen entdeckte man, daß es sich um ein Dreifachsystem handelt: eine elliptische Galaxie mit zwei Begleitgalaxien, die so nah beieinander liegen, um ein wechselwirkendes Dreifachsystem zu sein; man beobachtet zum Beispiel einen Gezeitenschweif, vermutlich das Ergebnis der gegenseitigen Gravitationseinflüsse. Die Wechselwirkungen dürften beim Durcheinanderwirbeln von Material für die Akkretion des Schwarzen Lochs eine Rolle spielen. 2011 entdeckten Astronomen, daß das Objekt auch Gammastrahlung aussendet, aber in einer Stärke, die es zu einer der schwächsten solcher Quellen macht, die man kennt.

VERITAS, Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System, ist ein zur Untersuchung von Gammastrahlung entwickeltes Observatorium. VERITAS besteht aus vier Teleskopen von je 12 Metern Durchmesser, die am Fred L. Whipple Observatorium auf dem Mt. Hopkins, Arizona, stehen. Wystan Benbow, M. Cerruti, Pascal Fortin, V. Pelassa, und Thomas Roche vom CfA waren Mitglieder eines aus achtundachtzig Astronomen bestehenden Teams, das VERITAS dazu nutzte, 1ES 1741+196 in dem Bemühen zu untersuchen, diesen schwachen Gammastrahlenblazar zu modellieren. Sie beobachteten den Blazar für 30 Stunden über einen Zeitraum von mehreren Jahren erfolgreich in verschiedenen Energiebereichen und waren in der Lage, das erste Hochenergiespektrum für die Quelle zu erhalten, und zu modellieren. Generell werden hochenergetische Photonen bei zwei Prozessen erzeugt: direkt als von den geladenen Teilchen abgegebene Strahlung und durch Streuung von sich schnell bewegenden Teilchen an Photonen niedrigerer Energie, die so auf viel höhere Energien angehoben werden. Das Team stellte diese Quelle nur mit Hilfe dieser beiden, energieerzeugenden Prozesse erfolgreich nach. Das Ergebnis deutet darauf hin, daß die Wissenschaftler diesen Blazar genau beschrieben haben – trotz seiner geringen Leuchtkraft – und er zu den Blazaren gehört, die die energiereichste Gammastrahlung hervorbringen. Sie entdeckten auch, seltsamerweise, daß es dort keinen Hinweis auf irgendwie geartete bedeutsame Strahlenausbrüche in dieser Quelle gibt.

Literatur:

„VERITAS and Multiwavelength Observations of the BL Lacertae Object 1ES 1741+196”

A. U. Abeysekara et al.

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 459, 2550–2557 (2016)