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VLTI
Das Innerste einer fernen Galaxie
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
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18. Mai 2012

Durch das Zusammenschalten mehrerer Teleskope des Very Large Telescope der ESO ist es Astronomen gelungen, detaillierte Beobachtungen des aktiven Galaxienkerns einer 150 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie zu machen. So konnten sie beispielsweise den Staubtorus auflösen, der die Akkretionsscheibe des zentralen Schwarzen Lochs umgibt und die Schwerkraftfalle mit neuem Material versorgt.

Staubtorus

Künstlerische Darstellung eines Staubtorus in der Umgebung der Akkretionsscheibe und des Schwarzen Lochs in einem Aktiven Galaxienkern. Bild: NASA E/PO - Sonoma State University, Aurore Simonnet

In den innersten Regionen von Galaxienkernen ereignen sich extreme physikalische Prozesse. In vielen Zentren von Galaxien hat man bereits supermassereiche Schwarze Löcher entdeckt, deren Massen oft millionenfach größer sind als die Masse unserer Sonne. Diese zentralen Schwarzen Löcher sind von einer heißen, hellen Gasscheibe, der sogenannten Akkretionsscheibe, umgeben. Von hier aus strömt das Material in das Schwarze Loch, heizt sich jedoch zuvor auf extreme Temperaturen auf, was die beobachtete Helligkeit dieser Region erklärt.

 Zur Aufrechterhaltung der hohen Leuchtkraft muss allerdings ständig frisches Material nachgeliefert werden. Die Astronomen vermuten, dass ein Staubtorus in der Umgebung der Scheibe als Reservoir für die Materie dient, die dann zunächst in die Akkretionsscheibe strömt und schließlich in der Schwerkraftfalle verschwindet und somit das Schwarze Loch "füttert".

Da der Staubtorus sehr kompakt ist, stellt seine Untersuchung eine große Herausforderung dar. Theoretisch würde man dazu das Auflösungsvermögen eines Riesenteleskop mit einem Spiegeldurchmesser von mehr als 100 Metern benötigen, doch wird es Teleskope dieser Größe in naher Zukunft mit Sicherheit nicht geben. Die Astronomen haben daher nach einer Alternative gesucht und sie in Form der sogenannten Interferometrie auch gefunden.

Bei der Interferometrie überlagert man das Licht von mehreren Teleskopen und wertet dann die dadurch entstehenden Interferogramme genannten Mehrteleskop-Bilder aus. Im Falle der jetzt vorgestellten Beobachtungen der Galaxie NGC 3783 wurde das Interferometrie-Instrument AMBER verwendet, um das infrarote Licht von zwei oder drei Teleskopen des Very-Large-Telescope zu überlagern. Zusammengeschaltet bilden diese das Very-Large-Telescope-Interferometers (VLTI). 

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Diese Methode kann eine extrem hohe Auflösung liefern, die proportional zum Abstand der Teleskope ist. Da der größte Abstand zwischen den vier Teleskopen des Very Large Telescope 130 Meter beträgt, kann eine Winkelauflösung erreicht werden, die so hoch ist wie die theoretische Auflösung eines Teleskops mit einem Spiegeldurchmesser von 130 Metern. Das ist 15-mal besser als die Auflösung eines einzelnen Teleskops des Very Large Telescope mit acht Metern Spiegeldurchmesser.

"Das ESO VLTI eröffnet für uns eine einmalige Gelegenheit, unser Wissen über Galaxienkerne zu verbessern" sagt Gerd Weigelt vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, der das Beobachtungsteam leitete. "Wir können damit faszinierende physikalische Prozesse mit bisher nicht erreichter Auflösung und über einen weiten infraroten Spektralbereich untersuchen. Genau das ist nötig, um die physikalischen Eigenschaften dieser Objekte zu erforschen."

"Wir hoffen, in den nächsten Jahren noch viel mehr Informationen zu bekommen, indem wir bei noch kürzeren Wellenlängen, mit größerem Teleskopabstand und mit höherer spektraler Auflösung messen", ergänzt Makoto Kishimoto. "Ganz besonders wichtig ist, dass es in einigen Jahren zwei weitere Interferometrie-Instrumente für das VLTI geben wird, die komplementäre Informationen liefern werden."

Zur Auflösung des Kerns der Galaxie NGC 3783 musste das Forscherteam Tausende von Zwei- und Drei-Teleskop-Interferogrammen mit dem VLTI aufnehmen. Dabei lagen die Abstände zwischen den Teleskopen im Bereich von 45 und 114 Metern. Die Auswertung dieser Interferogramme ermöglichte es, den Radius des kompakten Staubtorus in NGC 3783 zu bestimmen. Es wurde ein Winkelradius von 0,74 Milli-Bogensekunden gemessen, der einem Radius von nur einem halben Lichtjahr in der Entfernung zu NGC 3783 entspricht. Die Galaxie ist rund 150 Millionen Lichtjahre von uns entfernt.

Diese Messungen im nahen Infrarot zusammen mit früheren Messungen bei längeren Wellenlängen im mittleren Infrarot ermöglichten es dem Team zudem, wichtige physikalische Eigenschaften des NGC 3783-Torus abzuleiten. "Die hohe VLTI-Auflösung ist auch bei Untersuchungen von vielen anderen Schlüsselobjekten der Astrophysik wichtig", betont Karl-Heinz Hofmann. "Es ist klar, dass die Infrarot-Interferometrie die Infrarot-Astronomie in der gleichen Weise revolutionieren wird, wie in der Vergangenheit die Radiointerferometrie die Radioastronomie revolutioniert hat."

Die Forscher veröffentlichten ihre Resultate jetzt in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics. Das Team bestand aus Wissenschaftlern der Universitäten Florenz, Grenoble, Nizza, Santa Barbara und des MPI für Radioastronomie.

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VLTI-Beobachtungen des aktiven Galaxienkerns von NGC 3783. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
VLTI: Detaillierter Blick auf einen alten Überriesen - 26. Januar 2011
VLTI: Riesenstern in Großaufnahme - 18. Februar 2009
VLTI: Blick auf Staubring um ein Schwarzes Loch - 1. Juli 2003
Links im WWW
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Fachartikel bei Astronomy & Astrophysics
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