Wenn es um die reine Wattzahl geht, regieren Blazare definitiv. Als hellste aktive galaktische Kerne werden diese Quellen extrem hochenergetischer Gammastrahlen normalerweise mit relativistischen Materialstrahlen in Verbindung gebracht, die in den Weltraum spritzen und durch Materie, die in das Schwarze Loch einer Wirtsgalaxie fällt, ermöglicht werden. Je weiter sie entfernt sind, desto dunkler sollten sie sein, oder? Nicht unbedingt. Nach neuen Beobachtungen von Blazar PKS 1424+240 könnte das Emissionsspektrum eine neue Wendung haben … eine, die nicht ohne weiteres erklärt werden kann.
David Williams, außerordentlicher Professor für Physik an der UC Santa Cruz, sagte, die Ergebnisse könnten etwas Neues über die Emissionsmechanismen von Blazaren, das extragalaktische Hintergrundlicht oder die Ausbreitung von Gammastrahlen-Photonen über große Entfernungen aufzeigen. „Es könnte etwas in den Emissionsmechanismen des Blazars vor sich gehen, das wir nicht verstehen“, sagte Williams. 'Es gibt auch exotischere Erklärungen, aber es könnte verfrüht sein, an dieser Stelle zu spekulieren.'
Das Fermi Gamma-ray-Weltraumteleskop war das erste Instrument, das Gammastrahlen von PKS 1424+240 detektierte, und die Beobachtung wurde dann von VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) unterstützt – einem terrestrisch basierten Werkzeug, das auf Gamma-Sensibilität ausgelegt ist. Strahlen im sehr hochenergetischen (VHE) Band. Dies waren jedoch nicht die einzigen wissenschaftlichen Geräte in Aktion. Um die Rotverschiebung des Blazars zu bestimmen, verwendeten die Forscher auch den Cosmic Origins Spectrograph des Hubble-Weltraumteleskops.
Um zu verstehen, was sie sahen, legte das Team dann eine untere Grenze für die Rotverschiebung des Blazars fest und nahm sie auf eine Entfernung von mindestens 7,4 Milliarden Lichtjahren. Wenn ihre Vermutung richtig ist, würde eine so große Entfernung bedeuten, dass die Mehrheit der Gammastrahlen vom extragalaktischen Hintergrundlicht hätte absorbiert werden sollen, aber auch hier stimmten die Antworten nicht. Für diese Absorptionsmenge würde der Blazar selbst ein sehr unerwartetes Emissionsspektrum erzeugen.
„Wir sehen eine außergewöhnlich helle Quelle, die nicht die charakteristische Emission zeigt, die von einem sehr energiereichen Blazar erwartet wird“, sagte Amy Furniss, Doktorandin am Santa Cruz Institute for Particle Physics (SCIPP) an der UCSC und Erstautorin von ein Papier, das die neuen Erkenntnisse beschreibt.
Hell? Sie wetten. Unter diesen Umständen muss es das allgegenwärtige extragalaktische Hintergrundlicht (EBL) übersteuern. Das ganze Universum ist von dieser „stellaren Lichtverschmutzung“ erfüllt. Wir wissen, dass es da ist – produziert von unzähligen Sternen und Galaxien – aber es ist einfach schwer zu messen. Was wir wissen ist, dass wenn ein hochenergetisches Gammastrahlenfoto auf ein niederenergetisches EBL-Photon trifft, diese sich im Wesentlichen gegenseitig aufheben. Es liegt auf der Hand, dass je weiter ein Gammastrahl wandern muss, desto wahrscheinlicher ist es, dass er auf das EBL trifft, was die Entfernung begrenzt, bis zu der wir hochenergetische Gammastrahlenquellen erkennen können. Durch Herabsetzen des Grenzwertes wurde dann mit dem neuen Modell die zu erwartende Absorption sehr energiereicher Gammastrahlen von PKS 1424+240″ berechnet. Dies hätte es dem Team von Furniss ermöglichen sollen, ein intrinsisches Gammastrahlen-Emissionsspektrum für den am weitesten entfernten bisher erfassten Blazar zu sammeln – aber es hat nur das Problem verwirrt. Es stimmt einfach nicht mit den erwarteten Emissionen bei aktuellen Modellen überein.
„Wir finden sehr energiereiche Gammastrahlenquellen in größeren Entfernungen, als wir dachten, und dabei finden wir einige Dinge, die wir nicht ganz verstehen“, sagte Williams. „Wenn wir eine Quelle in dieser Entfernung haben, können wir besser verstehen, wie viel Hintergrundabsorption es gibt, und die kosmologischen Modelle testen, die das extragalaktische Hintergrundlicht vorhersagen.“
Quelle der Originalgeschichte: Pressemitteilung der Universität von Kalifornien Santa Cruz . Zum Weiterlesen: Die feste untere Rotverschiebungsgrenze des am weitesten entfernten TeV-erkannten Blazar PKS 1424+240 .
