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Lexikon der Astronomie: Fanaroff-Riley- Klassifikation

doppelte Radioquelle 3C175, beobachtet mit dem VLADiese Klassifikation mit der Abkürzung FR wurde zur Unterscheidung von Radioquellen eingeführt, insbesondere für Radiogalaxien. Historisch geht sie auf B.L. Fanaroff und J.M. Riley zurück (1974). Diese Radioastronomen untersuchten 57 Radiogalaxien und radiolaute Quasare (3C-Katalog). Es handelt sich dabei um klassische doppelte Radioquellen (engl. double radio sources), die bei Radiofrequenzen von 1.4 GHz und 5 GHz deutlich voneinander separiert werden konnten. Ein Beispiel ist die Radioquelle 3C175 (siehe Abbildung oben; große Version), wie sie 1996 mit dem VLA bei einer Wellenlänge von 6 cm fotografiert wurde (Credit: Bridle et al., NRAO/VLA 1996). Mittlerweile ist klar, dass die beiden Radioquellen Jets sind, deren Plasma aus Elektronen Synchrotronstrahlung im Radiobereich emittiert. Die Jets sind Materiestrahlen, die von einem supermassereichen Schwarzen Loch im Herzen des Quasars erzeugt werden.

Terminologie für Radiostrukturen

Die Radiostrukturen der Radiogalaxien und radiolauten Quasare werden mit folgender Nomenklatur versehen:

  • Der Core (dt. Kern) ist mit der zentralen, aktiven Quelle assoziiert. Hier befindet sich das supermassereiche Schwarze Loch, das durch Akkretion die Aktivität des Aktiven Galaktischen Kerns (AGN) steuert.
  • Der oder die Jets (einseitig oder beidseitig) besteht aus Plasma, das durch das intergalaktische Medium propagiert. Typische Längenskalen sind im Bereich von kpc oder Mpc!
  • In den Hot Spots (dt. Heiße Flecken) wird das Jetplasma geschockt, erreicht dabei hohe Temperaturen und kommt in seiner Propagation zum Erliegen oder strömt im Cocoon (dt. Kokon) entlang der Jetachse zurück zur Quelle.
  • Die Lobes (dt. Lappen) sind ausgedehnte, bogenartige Radiostrukturen, die sich hinter den Hot Spots anschließen.

Das Klassifikationskriterium

Fanaroff und Riley definierten nun ein Verhältnis, RFR, aus dem Abstand der beiden oberflächenhellsten Gebiete (lokalisiert auf gegenüberliegenden Seiten der Zentralquelle) und der Größe der Quelle im Bereich der Radiokonturen niedrigster Radiohelligkeit. Ihre Zweiteilung (Dichotomie) ist die Folgende:

  • FR Typ I: RFR kleiner 0.5
  • FR Typ II: RFR größer 0.5

Zusammenhang mit der Radioleuchtkraft

Nun stellten Fanaroff und Riley fest, dass diese Klasseneinteilung nach Oberflächenhelligkeiten mit der spektralen Radioleuchtkraft der Quelle korreliert. Ab einer kritischen, frequenzabhängigen Radioleuchtkraft konnten sie die Radioquellen entweder nur in der einen oder nur in der anderen FR-Klasse finden. Bis heute wird diese Klassifikation bei Radiogalaxien benutzt. Die helle Radioquelle Cygnus A in einer Entfernung von 233 Mpc ist der Archetypus für FR II.

Steile und flache Spektren

Radiofluss als Potenzgesetz in Frequenz Die Astronomen können viele Radiospektren durch Potenzgesetze (siehe Gleichung) anpassen. In einer Auftragung Flussdichte S über Frequenz ν dient die Steigung (engl. slope) als Unterscheidungsmerkmal. Die Steigung α wird spektraler Index genannt. Ist der spektrale Index größer als 0.5, nennt man das Spektrum steil; für einen Index von etwa null, nennt man es flach.
Die Radiostrukturen haben oft wohldefinierte spektrale Indizes:

  • Der Core ist flach.
  • Jets zeigen steile Spektren mit typischen spektralen Indizes von etwa 0.6.
  • Die Hot Spots haben Indizes zwischen 0.5 und 1.0 und sind daher steil.

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  • Die Autoren
- Dr. Andreas Müller, München

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