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Fermi entdeckt Helligkeitsschwankungen
von Stefan Deiters
astronews.com
16. November 2015
Mithilfe des Gammastrahlenteleskops Fermi haben
Astronomen Hinweise auf periodische Helligkeitsschwankungen einer aktiven
Galaxie entdeckt, also eines Systems, in dem ein supermassereiches Schwarzes
Loch gerade große Mengen an Material verschlingt. Diese Variabilität könnte
Hinweise auf die Vorgänge rund um das Schwarze Loch liefern.
So könnte der aktive Galaxienkern in PG
1553+113 aussehen. Ein zweites Schwarzes Loch
(oben links) ist eventuell für die beobachtete
Periodizität im Gammastrahlenbereich (Diagramm
unten rechts) verantwortlich.
Bild: NASA Goddard Space Flight Center/CI Lab [Großansicht] |
"Durch die Auswertung von Daten des Large
Aera Telescope von Fermi, die über mehrere Jahre gesammelt worden
sind, haben wir Hinweise dafür gefunden, dass
es bei der Galaxie PG 1553+113 Variationen in der Strahlung im
Gammastrahlenbereich mit einer Periode von zwei Jahren gibt", erläutert Stefano Ciprini, vom wissenschaftlichen Datenzentrum der italienischen Raumfahrtagentur
(ASDC). "Es ist ein sehr schwaches Signal und wir haben es für weniger als vier
Zyklen beobachtet. Es ist zwar faszinierend, aber wir brauchen noch weitere
Beobachtungen."
In den Zentren praktisch aller Galaxien findet sich ein supermassereiches
Schwarzes Loch - auch in unserer Milchstraße. In der Regel verhalten sich diese
Schwarzen Löcher relativ friedlich, verschlingen also kaum Material aus ihrer
Umgebung. In manchen Galaxien ist dies jedoch anders: Die supermassereichen
Schwarzen Löcher nehmen hier große Mengen an Material auf, das sich zuvor in
einer extrem heißen sogenannten Akkretionsscheibe sammelt. In der turbulenten
Region rund um ein solches aktives Schwarzes Loch entsteht so eine intensive
Strahlung, die die gesamte Galaxie überstrahlen kann. Man spricht von einer
aktiven Galaxie oder auch von einem aktiven Galaxienkern.
Das Weltraumteleskop Fermi der NASA beobachtet im
Gammastrahlenbereich. Bei über der Hälfte der Gammastrahlenquellen, die mit dem
Large Area Telescope von Fermi beobachtet worden sind, handelt
es sich um sogenannte Blasare. Dies sind aktive Galaxienkerne, die wir - von der
Erde aus - unter einem besonderen Blickwinkel betrachten: Wir schauen nämlich
direkt in einen der beiden gebündelten Teilchenstrahlen, die aus der direkten
Umgebung des Schwarzen Lochs senkrecht zur Akkretionsscheibe ins All schießen.
"Im Prinzip schauen wir direkt in den Schlund dieses Jets", so Sara Cutini
vom ASDC. "Die Änderungen der Helligkeit sind damit unser wichtigstes Werkzeug,
um die Struktur des Jets und die Umgebungsbedingungen in unmittelbarer Nähe des
Schwarzen Lochs zu verstehen."
Für ihre Studie hat das Team auch Beobachtungen in anderen
Wellenlängenbereichen aus den vergangenen zehn Jahren genauer unter die Lupe
genommen - etwa im sichtbaren Bereich des Lichts, im Röntgenbereich oder auch im
Radiobereich. "Die periodischen Variationen im sichtbaren Licht und in
Radiowellenlängen sind ähnlich zu denen, die wir bei hochenergetischen
Gammastrahlen mit Fermi sehen", so Stefan Larsson vom Royal
Institute of Technology in Stockholm. "Die Tatsache, dass das Muster so
konsistent über eine Vielzahl von Wellenlängenbereichen auftritt, ist ein
Hinweis darauf, dass die Periodizität tatsächlich vorhanden ist und es sich
nicht nur um eine Fluktuation handelt, die nur in den Gammastrahlendaten zu
sehen ist."
Sollte die Analyse der Wissenschaftler stimmen, müsste bei PG 1553+113 in den
Jahren 2017 und 2019 erneut Maxima in der Aktivität zu sehen und dann auch mit
Fermi zu beobachten sein. Als Ursache für die Schwankungen hat das Team
mehrere mögliche Szenarien entwickelt, darunter eine leichte Taumelbewegung des
Jets oder auch ein zweites supermassereiches Schwarzes Loch ganz in der Nähe.
PG 1553+113 liegt im Sternbild Schlange und das Licht des Blasars benötigt
rund fünf Milliarden Jahre, bis es die Erde erreicht hat. Über ihre
Beobachtungen berichten die Wissenschaftler in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift The Astrophysical Journal Letters erschienen ist.
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