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Quasare, die bei Gammastrahlenenergien sichtbar sind, werden „Blazare“ genannt. Blazare gehören zu den energiereichsten Objekten im Universum und werden von supermassereichen Schwarzen Löchern im Kern bestimmter elliptischer Riesengalaxien angetrieben. Ein internationales Team von Astrophysikern hat mit einer Kombination aus boden- und weltraumgestützten Teleskopen überraschende Veränderungen der Strahlung einer aktiven Galaxie entdeckt. Das Bild, das sich aus diesen allerersten gleichzeitigen Beobachtungen mit optischen, Röntgen- und Gammastrahlen-Teleskopen der neuen Generation ergibt, ist viel komplexer als die Wissenschaftler erwartet hatten und stellt aktuelle Theorien darüber in Frage, wie Blazare die von ihnen emittierte Strahlung erzeugen.
Die Galaxie mit dem Namen PKS 2155-304 emittiert entgegengesetzt gerichtete Teilchenstrahlen, die sich fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, wenn Materie in ein zentrales supermassives Schwarzes Loch fällt; Dieser Vorgang ist nicht gut verstanden. Bei Blazaren ist die Galaxie so ausgerichtet, dass wir direkt in den Jet schauen.
PKS 2155-304 befindet sich 1,5 Milliarden Lichtjahre entfernt im südlichen Sternbild Piscis Austrinus und ist normalerweise eine nachweisbare, aber schwache Gammastrahlenquelle. Aber wenn ihr Jet wie im Jahr 2006 einen großen Ausbruch erleidet, kann die Galaxie bei den höchsten Gammastrahlen-Energien, die Wissenschaftler erkennen können, zur hellsten Quelle am Himmel werden – bis zum 50-Billionen-fachen der Energie des sichtbaren Lichts. Selbst aus starken Quellen trifft jeden Monat nur etwa ein Gammastrahl dieser Energie einen Quadratkilometer auf die Spitze der Erdatmosphäre.
Die atmosphärische Absorption einer dieser Gammastrahlen erzeugt einen kurzlebigen Schauer von subatomaren Partikeln. Wenn diese sich schnell bewegenden Partikel durch die Atmosphäre rasen, erzeugen sie einen schwachen blauen Lichtblitz. Das High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S), eine Reihe von Teleskopen in Namibia, hat diese Blitze von PKS 2155-304 aufgenommen.
Einer der H.E.S.S. Teleskope in Namibia. Bildnachweis: H.E.S.S.
Gammastrahlen bei niedrigeren Energien wurden direkt vom Large Area Telescope (LAT) an Bord des Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskops der NASA entdeckt. „Der Start von Fermi bietet uns erstmals die Möglichkeit, diese mächtige Galaxie über möglichst viele Wellenlängen hinweg zu vermessen“, sagt Werner Hofmann, Sprecher des H.E.S.S. Team am Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg.
Nachdem das Gammastrahlen-Regime vollständig abgedeckt war, wandte sich das Team an die NASA-Satelliten Swift und Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE), um Daten über die Röntgenemissionen der Galaxie bereitzustellen. Abgerundet wird die Wellenlängenabdeckung durch die H.E.S.S. Automatisches Teleskop zur optischen Überwachung, das die Aktivität der Galaxie im sichtbaren Licht aufzeichnete.
Zwischen dem 25. August und dem 6. September 2008 überwachten die Teleskope PKS 2155-304 in seinem ruhigen, nicht aufflackenden Zustand. Die Ergebnisse der 12-tägigen Kampagne sind überraschend. Während der Flackerepisoden dieses und anderer Blazare steigen und fallen die Röntgen- und Gammastrahlen zusammen. Aber das passiert nicht so, wenn sich PKS 2155-304 im Ruhezustand befindet – und niemand weiß warum.
Das Fermi-Teleskop. Bildnachweis: NASA
Noch seltsamer ist, dass das sichtbare Licht der Galaxie mit seiner Gammastrahlung auf- und abgeht. „Es ist, als würde man eine Lötlampe beobachten, bei der sich die höchsten Temperaturen und die niedrigsten Temperaturen im Gleichschritt ändern, die mittleren Temperaturen jedoch nicht“, sagt Berrie Giebels, Astrophysikerin an der französischen École Polytechnique, die sowohl mit dem H.E.S.S. und Fermi LAT-Teams.
„Astronomen lernen, dass die verschiedenen Bestandteile der Jets in Blazaren auf ziemlich komplizierte Weise interagieren, um die von uns beobachtete Strahlung zu erzeugen“, sagt Fermi-Teammitglied Jim Chiang von der Stanford University, Kalifornien. „Diese Beobachtungen könnten die ersten Hinweise enthalten, die uns helfen können.“ entwirre, was wirklich tief im Herzen von a vorgeht blazar . '
Quelle: NASA
