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Radiogalaxie mit supermassivem Schwarzen Loch gefunden

27.10.2006
  • H.E.S.S.-Experiment entdeckt stark variable Gammastrahlung
  • Messungen von RUB-Physikern beenden Spekulationen
  • Das europäische H.E.S.S.-Experiment aus vier Teleskopen in Namibia hat erstmalig hochenergetische TeV-Gammastrahlung von der extragalaktischen Radiogalaxie M 87 entdeckt. Die riesige elliptische Galaxie M 87 im Sternbild Virgo ist 50 Millionen Lichtjahre von uns entfernt und enthält in seinem Zentrum ein supermassives schwarzes Loch von drei Milliarden Sonnenmassen. Über diese Entdeckung berichten die H.E.S.S.-Forscher, zu denen die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Reinhard Schlickeiser (Lehrstuhl für Theoretische Physik IV der Ruhr-Universität) gehört, in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science.

    Auflösung bis zu den kleinsten Skalen

    "In den Aufnahmen von M 87 im optischen und im Radiowellenbereich ist deutlich die vom zentralen supermassives schwarzes Loch ausgehende gerichtete Emission entlang eines Jets über eine Länge von 4000 Lichtjahren in eine Richtung von etwa 30 Grad in Bezug auf uns Beobachter zu erkennen", erklärt Prof. Schlickeiser. Im Radiowellenlängenbereich wurde dieser Jet bis zu den kleinsten Skalen (0,1 Lichtjahre) in viele kleine Emissionsknoten aufgelöst.

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    Genaue Ortung der Quelle des Jets

    Besonders interessant ist die von H.E.S.S. gemessene Zwei-Tages-Variabilität dieser Strahlung. Da Information nicht schneller als die Lichtgeschwindigkeit c übermittelt werden kann, schränkt diese Variabilitätszeit die Größe einer ruhenden Quelle auf etwa c mal zwei Tage, d.h. 300 Astronomische Einheiten (also die 300-fache Entfernung Erde-Sonne) ein. Bewegt sich die Strahlungsquelle selbst mit nahezu Lichtgeschwindigkeit wie vermutlich der Jet von M 87, ergibt sich nach der Einsteinschen speziellen Relativitätstheorie ein um den Doppler-Faktor erhöhter Wert, der von der Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit der emittierenden Quelle abhängt. Selbst bei einem für M 87 extremen Wert von 50 für den Dopplerfaktor bleibt die Ausdehnung der Quelle auf 0,25 Lichtjahre, also drei Lichtmonate, beschränkt und ist somit höchstens 250mal größer als der Schwarzschild-Radius des zentralen Schwarzen Lochs. Die Quelle der Teravolt-Strahlung muss daher mit einem der bekannten Emissionsknoten des Jets nahe dem zentralen Schwarzen Loch identisch sein. Andere, früher vorgeschlagene größere Emissionsvolumina sind durch diese Messungen ausgeschlossen.

    Gammastrahlung erforschen

    Der Bochumer Lehrstuhl von Prof. Schlickeiser am Institut für Theoretische Physik ist an der europäischen H.E.S.S.-Kollaboration beteiligt. Außer ihm besteht die Bochumer H.E.S.S.-Arbeitsgruppe gegenwärtig aus Dipl.-Phys. Ralf Schröder und Dr. Andreas Shalchi. Am Lehrstuhl gehen die Forscher Fragestellungen der Hochenergieemission von astronomischen Objekten, insbesondere deren Teilchenbeschleunigung nach. Neben Supernova-Überresten stehen die diffuse galaktische Gammastrahlung, die aus Wechselwirkungen der Kosmischen Strahlung in unserer Milchstraße resultiert, und die Jet-Emission in Aktiven Galaktischen Kernen (AGN) im Fokus der Bochumer Forscher. Für die Erforschung dieses breiten Spektrums an Objekten am Gammastrahlungshimmel nutzen die Bochumer Forscher sowohl Satellitendaten als auch erdgebundene Experimente wie die Teleskope des H.E.S.S.-Experimentes.

    Titelaufnahme

    F. Aharonian et. al.: Fast variability of TeV Gamma-rays from the radio galaxy M 87. In: Science Express 26.10.2006, http://www.sciencemag.org/sciencexpress/recent.dtl

    Weitere Informationen

    Prof. Dr. Reinhard Schlickeiser, Lehrstuhl für Theoretische Physik IV, Fakultät für Physik und Astronomie der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-22032, Fax: 0234/32-14177, E-Mail: rsch@tp4.ruhr-uni-bochum.de

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

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