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Wie die Helligkeit des leuchtkräftigsten Quasars schwankt
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik
astronews.com
24. Mai 2023
Forschende haben die Röntgenstrahlung des leuchtkräftigsten
Quasars analysiert, der in den letzten neun Milliarden Jahren der kosmischen
Geschichte beobachtet wurde. Erhebliche Schwankungen in der Emission des Quasars
geben neue Einblicke in das Innenleben des Quasars und die Wechselwirkungen mit
seiner Umgebung. Die ausgewerteten Daten stammen vom eRosita und
anderen Teleskopen.
Künstlerische Darstellung eines Quasars. Bild:
NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva [Großansicht] |
Der extrem leuchtkräftige Quasar mit der Bezeichnung SMSS
J114447.77-430859.3, oder kurz J1144, befindet sich in einer 9,6 Milliarden
Lichtjahre von der Erde entfernten Galaxie zwischen den Sternbildern Zentaur und
Wasserschlange. J1144 leuchtet 100.000 Milliarden Mal heller als die Sonne und
ist der Erde viel näher als andere Quellen gleicher Leuchtkraft, so dass er neue
Einblicke in das Schwarze Loch erlaubt, das den Quasar und seine Umgebung
antreibt.
Quasare gehören zu den hellsten und am weitesten entfernten Objekten im
bekannten Universum; sie werden durch den Einfall von Gas in ein
supermassereiches Schwarzes Loch angetrieben. Diese aktiven galaktischen Kerne
(AGN) mit sehr hoher Leuchtkraft senden große Mengen an elektromagnetischer
Strahlung aus, die im Radio-, Infrarot-, sichtbaren, UV- und Röntgenbereich
beobachtet werden kann.
J1144 wurde erstmals im Jahr 2022 vom SkyMapper Southern Survey
(SMSS) im sichtbaren Wellenlängenbereich beobachtet. Für die jetzt vorgestellte
Studie kombinierten die Forscher Beobachtungen von mehreren Observatorien in der
Erdumlaufbahn: das eROSITA-Instrument an Bord des Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG)
Observatoriums, das ESA XMM-Newton Observatorium, das Nuclear
Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) der NASA und das Neil Gehrels
Swift Observatorium der NASA. eROSITA entdeckte die Quelle während der
ersten fünf Himmelsdurchmusterungen zwischen 2020 und 2022.
"eROSITA ist nicht nur ein fantastisches Instrument, um solch seltene helle
Quasare zu entdecken, sondern auch, um ihre Variabilität durch das wiederholte
Scannen ihrer Röntgenemission alle sechs Monate zu überwachen", sagt Zsofi Igo,
Doktorandin am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE). "Dies
wird entscheidend dazu beitragen, unser Wissen über die Physik der Akkretion zu
erweitern."
Das Team nutzte die Daten von eROSITA und den anderen Observatorien, um die
Temperatur der von dem Quasar ausgesandten Röntgenstrahlung zu messen. Sie
fanden heraus, dass diese Temperatur etwa 350 Millionen Kelvin beträgt, mehr als
das 60.000-fache der Temperatur an der Oberfläche der Sonne. Zudem zeigte sich,
dass die Masse des Schwarzen Lochs im Zentrum des Quasars etwa das
10-Milliardenfache der Masse der Sonne beträgt und dass die Wachstumsrate in der
Größenordnung von 100 Sonnenmassen pro Jahr liegt.
Weitere Informationen ergaben sich aus der Variabilität der Quelle: eROSITA
stellte hohe Abweichungen über ein Jahr hinweg fest, ohne dass sich die
Energieverteilung wesentlich änderte. Die Intensität des Röntgenlichts schwankte
auch auf einer Zeitskala von nur wenigen Tagen, was bei Quasaren mit so großen
Schwarzen Löchern wie dem in J1144 normalerweise nicht der Fall ist. Die
Beobachtungen zeigten zudem, dass ein Teil des Gases vom Schwarzen Loch
verschluckt wird, während ein anderer Teil in Form von extrem starken Winden
ausgestoßen wird, die große Mengen an Energie in die Wirtsgalaxie transferieren.
"Ähnliche Quasare werden normalerweise in viel größeren Entfernungen
gefunden, so dass sie viel schwächer erscheinen, und wir sehen sie in ihrem
Zustand, als das Universum nur zwei bis drei Milliarden Jahre alt war", sagt
Studienleiter Dr. Elias Kammoun, Postdoktorand am Institut de Recherche en
Astrophysique et Planétologie (IRAP) im französischen Toulouse. "J1144 ist
eine sehr seltene Quelle, da sie so hell und viel näher an der Erde ist, was uns
einen einzigartigen Einblick in das Erscheinungsbild solch starker Quasare
ermöglicht."
Über die Ergebnisse berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erschienen ist.
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