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AKTIVE GALAXIEN
Fermi entdeckt Helligkeitsschwankungen
von Stefan Deiters
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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.

PG 1553+113

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.

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"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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siehe auch
Kosmische Jets: Überraschendes Innenleben eines Jets - 18. Februar 2010
GLAST: Neues Gammastrahlen-Teleskop heißt Fermi - 27. August 2008
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Fermi, Seite der NASA
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