Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Woraus sich die von Jets ausgestoßene Materie zusammensetzt

27.09.2004


Vom Hubble Space Telescope (HST) aufgenommenes, optisches Bild des zentralen Kernbereichs und des Jets der Radiogalaxie M 87. Blasare sind Radiogalaxien mit kleinem Sichtwinkel zur Jetachse. Bild: NASA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA).


Astrophysikerin untersucht Hochenergiestrahlungsprozesse. Lise-Meitner Habilitationsstipendium an RUB-Forscherin

... mehr zu:
»Elektron »Photon »Strahlung »Teilchen

Jets sind im All eine der prominentesten Quellen energiereicher Gammastrahlung. Wie genau aber diese Strahlung zustande kommt, ist bisher nicht bekannt. Der Frage, woraus sich die vom Jet ausgestoßene Materie zusammensetzt und wie dabei die energiereiche Strahlung entsteht, geht Dr. Anita Reimer (Lehrstuhl für Theoretische Physik IV der Ruhr-Universität, Prof. Dr. Reinhard Schlickeiser) nach. Bei ihrem Forschungsvorhaben wird sie für die nächsten zwei Jahre mit dem Lise-Meitner-Stipendium des NRW-Wissenschaftsministeriums unterstützt. Fünf der dieses Jahr insgesamt 25 geförderten Wissenschaftlerinnen forschen an der RUB.

Prominenteste Quelle energiereicher Gammastrahlung


Jets von sog. Aktiven Galaktischen Kernen (AGN) machen sich bemerkbar durch gerichtete Strahlung aus Jet-Emissionsknoten von der Größe unseres Sonnensystems, die sich mit relativistischer Geschwindigkeit, d.h. fast so schnell wie das Licht, entlang der Jetachse bewegen. Extragalaktische Jets sind die prominentesten Quellen energiereicher Gammastrahlung oberhalb von etwa einem Mega-Elektronen-Volt: das millionenfache der Energie, welches ein Elektron beim Durchlaufen einer Ein-Volt Spannung gewinnt. Ist ein Jet nahezu direkt auf den Beobachter gerichtet, spricht man von einem "Blasar". Man nimmt an, dass diese Jets durch ein supermassives schwarzes Loch mit der Masse von hundert Millionen bis einer Billion Sonnenmassen im Innern des aktiven galaktischen Kerns angetrieben sind. "Das ausgestoßene Jetmaterial selbst muss größtenteils aus relativistischen Teilchen bestehen", so Dr. Reimer. "Um was genau es sich dabei handelt, versuchen Wissenschaftler seit der Entdeckung dieser Blasare im Gammastrahlungsbereich herauszufinden."

Beobachtungen von Blasaren geben nur Puzzlestücke preis

Anhand von rapiden Änderungen der Gammastrahlungs-Intensität innerhalb kürzester Zeit und den beobachteten Geschwindigkeiten der Emissionsknoten schätzen die Forscher die Größe des Emissionsgebietes und seine Geschwindigkeit ab. Messungen der Strahlungsintensität und der Photonenenergie (sog. Spektren) zeigen, dass die abgestrahlte Energieleistung in zwei Wellenlängenbereichen besonders ausgeprägt ist. Die Strahlung im niederenergetischen Wellenlängenbereich lässt sich einfach erklären: Polarisationsmessungen weisen auf eine Synchrotronstrahlung hin, d.h. in einem Magnetfeld spiralende Teilchen, die ihre Energie durch Strahlung verlieren. Die Existenz von Magnetfeldern in den Jet-Emissionsgebieten gilt daher als gesichert. Aussagekräftige Polarisationsmessungen im hochenergetischen Gammastrahlungsbereich sind mit den heutigen Instrumenten aber noch nicht möglich.

Relativistisches Paarplasma ...

Theoretiker haben zwei Möglichkeiten zur Erklärung der Hochenergiekomponente. Falls das Jetplasma größtenteils aus relativistischen Elektronen und Positronen besteht (ein sog. Paarplasma), so lässt sich die Gammastrahlung als sog. inverse Compton Strahlung erklären: Photonen mit niedriger Energie wechselwirken mit freien relativistischen, also hoch-energetischen, Elektronen, und nehmen dabei einen Großteil der Elektronenenergie auf: sie werden zu Gammaphotonen. Experten sprechen vom "leptonischen Blasar-Emissionsmodell".

... oder doch "gewöhnliches" Elektron-Proton-Plasma?

Das andere mögliche Szenario beschreiben "hadronische Blasar-Emissionsmodelle": Existieren hoch-relativistische Protonen im Jetplasma, deren Teilchenenergie weit über eine Million Giga-Elektronen-Volt hinausgeht, wechselwirken die Protonen mit den niederenergetischen Photonen und können so eine Vielzahl von instabilen Teilchen produzieren. Diese instabilen Teilchen zerfallen so lange, bis stabile Teilchen die Produktion beenden. Dies sind neben hochenergetischen Photonen auch Protonen, Neutronen, Elektronen, Positronen und Neutrinos. Sog. Paarkaskaden, die die Photonen und die Strahlung der geladenen, (noch) nicht zerfallenen Teilchen einleiten, überführen die Energie der Photonen vom Ultrahochenergiebereich (10^15 bis 10^20 Elektronen-Volt) in den für Gammastrahlungsinstrumente "sichtbaren" Bereich.

Beobachtungen sollen Theorien überprüfen helfen

Beide Emissionsmodelle können die bisherigen Beobachtungsbefunde erklären. "Es gilt also, geeignete Beobachtungsstrategien zu entwickeln, die auf unterschiedlichen, überprüfbaren Voraussagen beider Modelltypen basieren", erläutert Dr. Reimer. Dazu suchen die Forscher das gesamte elektromagnetische Spektrum nach Hinweisen wie z.B. bestimmte spektrale Variabilitätsmustern durch. In weltweit initiierten Multifrequenz-Kampagnen, welche simultane Messungen in einem möglichst weiten Frequenzbereich bereitstellen, sollen die entwickelten diagnostischen Methoden Anwendung finden, um letztendlich die Frage nach der Natur des Jetplasmas zu klären.

Frauen bei der Habilitation unterstützen

Dr. Anita Reimer widmet sich am Lehrstuhl für Theoretische Physik IV (Weltraum- und Astrophysik) in einer kleinen Forschergruppe Fragestellungen der Hochenergieemission kosmischer Objekte. Die Gruppe ist Mitglied des europäischen Luftschauer-Gammastrahlungsexperiments H.E.S.S. in Namibia. Mit dem Lise-Meitner-Stipendium fördert das NRW-Wissenschaftsministerium junge Wissenschaftlerinnen auf ihrem Weg in die Spitzenforschung. Die Frauen werden für jeweils zwei Jahre bei ihrer Habilitation unterstützt, mit der Wissenschaftler den Nachweis ihrer Lehrbefähigung erbringen und sich um eine Professur an Hochschulen bewerben können.

Weitere Informationen

Dr. Anita Reimer, Lehrstuhl für Theoretische Physik IV, Fakultät für Physik und Astronomie der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, NB 7/69, Tel. 0234/32-27796, E-Mail: afm@tp4.ruhr-uni-bochum.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de

Weitere Berichte zu: Elektron Photon Strahlung Teilchen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Neuartige Halbleiter-Membran-Laser
22.03.2017 | Universität Stuttgart

nachricht Seltene Erden: Wasserabweisend erst durch Altern
22.03.2017 | Universität Basel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Im Focus: Tracing down linear ubiquitination

Researchers at the Goethe University Frankfurt, together with partners from the University of Tübingen in Germany and Queen Mary University as well as Francis Crick Institute from London (UK) have developed a novel technology to decipher the secret ubiquitin code.

Ubiquitin is a small protein that can be linked to other cellular proteins, thereby controlling and modulating their functions. The attachment occurs in many...

Im Focus: Physiker erzeugen gezielt Elektronenwirbel

Einem Team um den Oldenburger Experimentalphysiker Prof. Dr. Matthias Wollenhaupt ist es mithilfe ultrakurzer Laserpulse gelungen, gezielt Elektronenwirbel zu erzeugen und diese dreidimensional abzubilden. Damit haben sie einen komplexen physikalischen Vorgang steuern können: die sogenannte Photoionisation oder Ladungstrennung. Diese gilt als entscheidender Schritt bei der Umwandlung von Licht in elektrischen Strom, beispielsweise in Solarzellen. Die Ergebnisse ihrer experimentellen Arbeit haben die Grundlagenforscher kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht.

Das Umwandeln von Licht in elektrischen Strom ist ein ultraschneller Vorgang, dessen Details erstmals Albert Einstein in seinen Studien zum photoelektrischen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

Unter der Haut

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Neues Schiff für die Fischerei- und Meeresforschung

22.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Mit voller Kraft auf Erregerjagd

22.03.2017 | Biowissenschaften Chemie