Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Astronomen durchleuchten Jet eines Schwarzen Lochs

26.06.2006
Forscher der Max-Planck-Gesellschaft klären Mechanismus in den Teilchenströmen eines Quasars auf

Quasare sind kosmische Kraftwerke, deren Energieproduktion von gigantischen Schwarzen Löchern angetrieben wird. Als die hellsten Objekte im All senden sie stark gebündelte, hochenergetische Teilchenströme (Jets) aus, die in allen Frequenzbereichen strahlen. Wie aber funktioniert ein solcher Quasar-Jet? Astronomen um Sebastian Jester, Otto-Hahn-Stipendiat der Max-Planck-Gesellschaft an der University of Southampton, haben mit dem Röntgenteleskop CHANDRA jetzt das Objekt 3C 273 beobachtet. Ergebnis: Die Röntgentrahlung seines Jets wird direkt von ultra-energiereichen Teilchen erzeugt. Eine Untersuchung der Infrarotstrahlung des Jets mit dem Satellitenteleskop SPITZER brachte dieselben Ergebnisse. Beide Studien sind im Internet zugänglich und werden im September im Astrophysical Journal erscheinen.


Der Jet des Quasars 3C 273 geht von einem gewaltigen Schwarzen Loch aus, das man sich unmittelbar außerhalb des linken Bildrandes zu denken hat. Sein hellster, hier gezeigter Teil misst etwa 100000 Lichtjahre. Das Röntgenlicht (aufgenommen mit CHANDRA) ist blau dargestellt, sichtbares Licht (aufgenommen mit HUBBLE) grün und Radiowellen (aufgenommen mit dem VLA-Radioteleskop) rot; in den gelben Bereichen wird sowohl starke Radio- als auch optische Strahlung emittiert. Die neuen Daten von CHANDRA und SPITZER deuten darauf hin, dass die Strahlung in allen Wellenlängenbereichen durch extrem energiereiche Teilchen erzeugt wird. Ein Rätsel bleibt, wie die strahlenden Teilchen im Jet beschleunigt werden. Bild: Sebastian Jester et al. / ApJ

"Die Teilchenströme in den Quasar-Jets bewegen sich fast mit Lichtgeschwindigkeit und erzeugen sichtbares Licht und Röntgenstrahlen. Aber sie sind so weit von der Erde entfernt, dass sie uns extrem leuchtschwach erscheinen und wir bisher keine Daten hatten, aus denen sich der Emissionsmechanismus herausfinden ließ", sagt Sebastian Jester, Hauptautor der ersten Studie und Mitautor der zweiten.

Bisher gab es zwei konkurrierende Vorstellungen darüber, wie der Jet Röntgenlicht erzeugt: Das "Compton-Modell" besagt, dass niederenergetische Teilchen Photonen aus der Mikrowellen-Hintergrundstrahlung streuen und so die hochenergetische Strahlung erzeugen; dem "Synchrotron-Modell" zufolge gibt es im Jet extrem energiereiche Elektronen oder Protonen, die selbst im Röntgenlicht leuchten.

... mehr zu:
»Strahlung »Teilchen

Die neuen Daten in vielen verschiedenen Spektralbereichen zeigen klar, dass die Radiostrahlung, das infrarote und optische Licht sowie die Röntgenstrahlung nicht unabhängig voneinander entstehen. Vielmehr wird die gesamte vom Jet emittierte Strahlung von so genannten ultra-energiereichen Teilchen als Synchrotron-Strahlung abgegeben; das sind elektromagnetische Wellen, die tangential zur Bewegungsrichtung von relativistischen Elektronen oder Positronen austreten, wenn diese in einem Magnetfeld abgelenkt werden. Damit dürfte das "Compton-Modell" aus dem Rennen sein.

Der in der Abbildung dargestellte hellste Teil des Jets hat eine Ausdehnung von etwa 100000 Lichtjahren, die Lebensdauer der strahlenden Teilchen beträgt aber nur etwa 100 Jahre. Die hochenergetischen Partikel, die sich fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, können nicht einfach aus dem Schwarzen Loch geschossen werden, um dann weit draußen ihre Energie als Strahlung abzugeben - dazu "leben" sie zu kurz. Vielmehr müssen sie vor Ort beschleunigt werden, unmittelbar dort, wo sie ihre Energie als Strahlung abgeben: also überall im leuchtenden Jet.

"Unsere Ergebnisse machen es nötig, radikal neu über die physikalischen Prozesse nachzudenken, die in solchen Jets von Schwarzen Löchern ablaufen", sagt Yasunobu Uchiyama, Leiter der SPITZER-Teams, "aber jetzt haben wir entscheidende neue Hinweise, um eines der großen Rätsel der Astrophysik lösen zu können". Und Sebastian Jester ergänzt: "Wir sehen nun klar, dass der innere Aufbau eines solchen Jets sehr viel komplizierter ist, als wir bisher angenommen haben. Doch mysteriös bleibt die Frage, wie die Jets es schaffen, Teilchen vor Ort zu so hohen Energien zu beschleunigen. Unsere großen Teilchenbeschleuniger - Fermilab, DESY und CERN - könnten da neidisch werden."

Anmerkung

Zu den Mitautoren der CHANDRA-Studie zählt Klaus Meisenheimer vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, wo auch Sebastian Jester seine Arbeiten an diesen rätselhaften Objekten begonnen hatte. Mit Wissenschaftlern am Massachusetts Institute of Technology (MIT) und am Smithsonian Astronomical Observatory (SAO) in Cambridge, Massachusetts, wurde ebenfalls eng zusammengearbeitet. Das Team benutzte das Röntgenteleskop CHANDRA, um erstmals die Energieverteilung der Röntgenstrahlung des Jets von 3C 273 zu bestimmen.

Eine weitere Gruppe unter der Leitung von Yasunobu Uchiyama, vormals am Center for Astronomy der Yale-Universität und jetzt Mitarbeiter von JAXA in Japan, hat den Jet von 3C 273 mit dem Weltraumteleskop SPITZER beobachtet, das sehr viel schwächere Infrarot-Strahlungsquellen registriert als erdgebundene Fernrohre. Die Beobachtungen mit SPITZER ermöglichten es den Astronomen in Stanford, Southampton, am Goddard Space Flight Center und am Brera-Observatorium in Mailand, zum ersten Mal den Verlauf des Infrarot-Spektrums zu bestimmen. Damit ließ sich die Frage nach dem Ursprung der Jet-Strahlung klären.

Beide Teams nutzten auch Daten des Weltraumteleskops HUBBLE sowie der Radioteleskope des Very Large Array (VLA) in New Mexico. Die drei Weltraumteleskope und das VLA sehen die Himmelsquellen bei unterschiedlichen Wellenlängen, und erst die Kombination von allen vieren lieferte ein umfassendes Verständnis des Jets.

Beide Studien wurden durch Drittmittel der US-Raumfahrtbehörde NASA unterstützt.
[JS/HOR]
Originalveröffentlichung:
S. Jester et al.
New Chandra observations of the jet in 3C273. I. Softer X-ray than radio spectra and the X-ray emission mechanism

Astrophysical Journal, 10. September 2006, Vorab-Version: http://arxiv.org/abs/astro-ph/0605529

Y. Uchiyama et al.,
Shedding New Light on the 3C 273 Jet with the Spitzer Space Telescope
Astrophysical Journal, 10. September 2006, Vorab-Version: http://arxiv.org/abs/astro-ph/0605530

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/

Weitere Berichte zu: Strahlung Teilchen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Mit Diamant und Laser kleinste Magnetfelder im Gehirn messen // Quantensensorik am Fraunhofer IAF
25.09.2018 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF

nachricht Mögliche Heimatsterne für das interstellare Objekt 'Oumuamua'
25.09.2018 | Max-Planck-Institut für Astronomie

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: Kupfer-Aluminium-Superatom

Äußerlich sieht der Cluster aus 55 Kupfer- und Aluminiumatomen aus wie ein Kristall, chemisch hat er jedoch die Eigenschaften eines Atoms. Das hetero-metallische Superatom, das Chemikerinnen und Chemiker der Technischen Universität München (TUM) hergestellt haben, schafft die Voraussetzung für die Entwicklung neuer, kostengünstiger Katalysatoren.

Chemie kann teuer sein. Zum Reinigen von Abgasen beispielsweise benutzt man Platin. Das Edelmetall dient als Katalysator, der chemische Reaktionen...

Im Focus: Hygiene im Handumdrehen – mit neuem Netzwerk „CleanHand“

Das Fraunhofer FEP beschäftigt sich seit Jahrzehnten mit der Entwicklung von Prozessen und Anlagen zur Reinigung, Sterilisation und Oberflächenmodifizierung. Zur Bündelung der Kompetenzen vieler Partner wurde im Mai 2018 das Netzwerk „CleanHand“ zur Entwicklung von Systemen und Technologien für saubere Oberflächen, Materialien und Gegenstände ins Leben gerufen. Als Partner von „CleanHand“ präsentiert das Fraunhofer FEP im Rahmen der Messe parts2clean, vom 23.-25. Oktober 2018, in Stuttgart, am Stand der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik (Halle 5, Stand C31), das Netzwerk sowie aktuelle Forschungsschwerpunkte des Institutes im Bereich Hygiene und Reinigung.

Besonders um die Hauptreisezeiten gehen vermehrt Testberichte und Studien über die Reinheit von europäischen Raststätten, Hotelbetten und Freibädern durch die...

Im Focus: Hygiene at your fingertips with the new CleanHand Network

The Fraunhofer FEP has been involved in developing processes and equipment for cleaning, sterilization, and surface modification for decades. The CleanHand Network for development of systems and technologies to clean surfaces, materials, and objects was established in May 2018 to bundle the expertise of many partnering organizations. As a partner in the CleanHand Network, Fraunhofer FEP will present the Network and current research topics of the Institute in the field of hygiene and cleaning at the parts2clean trade fair, October 23-25, 2018 in Stuttgart, at the booth of the Fraunhofer Cleaning Technology Alliance (Hall 5, Booth C31).

Test reports and studies on the cleanliness of European motorway rest areas, hotel beds, and outdoor pools increasingly appear in the press, especially during...

Im Focus: Neue Therapien bei Gefäßerkrankungen

Auf der Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Angiologie (DGA) vom 12. bis 15. September in Münster stellten Gefäßspezialisten aus ganz Deutschland die neuesten Therapien bei Gefäßerkrankungen vor. Vor allem in den Bereichen periphere arterielle Verschlusskrankheit (pAVK) und venöse Verschlusskrankheiten wie die Tiefe Venenthrombose (TVT) gibt gute Neuigkeiten für die Patienten. Viele der 720 Gefäßspezialisten, die an der Jahrestagung teilnahmen, stellten neueste Studienergebnisse vor.

Millionen Menschen leiden in Deutschland unter Gefäßerkrankungen, allein rund fünf Millionen unter der „Schaufensterkrankheit“, medizinisch periphere...

Im Focus: Wie Magnetismus entsteht: Elektronen stärker verbunden als gedacht

Wieso sind manche Metalle magnetisch? Diese einfache Frage ist wissenschaftlich gar nicht so leicht fundiert zu beantworten. Das zeigt eine aktuelle Arbeit von Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich und der Universität Halle. Den Forschern ist es zum ersten Mal gelungen, in einem magnetischen Material, in diesem Fall Kobalt, die Wechselwirkung zwischen einzelnen Elektronen sichtbar zu machen, die letztlich zur Ausbildung der magnetischen Eigenschaften führt. Damit sind erstmals genaue Einblicke in den elektronischen Ursprung des Magnetismus möglich, die vorher nur auf theoretischem Weg zugänglich waren.

Für ihre Untersuchung nutzten die Forscher ein spezielles Elektronenmikroskop, das das Forschungszentrum Jülich am Elettra-Speicherring im italienischen Triest...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fachkonferenz "Automatisiertes und autonomes Fahren"

25.09.2018 | Veranstaltungen

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungen

Forum Additive Fertigung: So gelingt der Einstieg in den 3D-Druck

21.09.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Bisher unbekannter Mechanismus der Blut-Hirn-Schranke entdeckt

25.09.2018 | Biowissenschaften Chemie

Suche nach Grundwasser im Ozean - Neues deutsch-maltesisches Forschungsprojekt gestartet

25.09.2018 | Geowissenschaften

Auf dem Weg zur Prothese der Zukunft

25.09.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics