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Aktive galaktische Kerne: Quasar-Jets komplexer als gedacht

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Mit zwei Dutzend Teleskopen, darunter vier Forschungssatelliten, lauerten Astronomen einem Ausbruch des hellen Quasars 3C 279 auf und förderten eine überraschende Erkenntnis zu Tage: Die Strahlung während der zwei bis drei Wochen dauernden Lichtblitze stammt von einem der beiden lichtschnellen Materiestrahlen – einem Jet –, und zwar aus einer 100-mal größeren Entfernung von der zentralen Maschine als gemeinhin angenommen. Eine Drehung der ebenfalls gemessenen Polarisationsrichtung des Lichts um 180 Grad während weniger Tage verlangt zudem, dass das Emissionsgebiet bei seiner Bewegung einer gekrümmten Flugbahn folgt. Dies wird entweder durch einen gebogenen Jet erklärt oder durch Modelle, die den Entstehungsort der Strahlung mit der helikalen Geometrie der Magnetfeldlinien in Verbindung bringen.

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Geschraubte Materiestrahlen | Wie dreidimensionale Berechnungen mit magnetohydrodynamischen Methoden nahelegen, strömt Materie aus der Akkretionsscheibe (gelb) eines Schwarzen Lochs in zwei entgegengesetzt gerichtete Jets (rot/blau), die durch helikale Magnetfelder (grün) stabilisiert werden. Dort entsteht während der Helligkeitsausbrüche von Blazaren die energiereiche Strahlung, die ihre Polarisationsrichtung schnell ändert.
Die von Greg Madejski und Masaaki Hayashida vom SLAC National Accelerator Laboratory in Kalifornien geleiteten Beobachtungen ermöglichten Vergleiche des Strahlungsverhaltens in allen Spektralbereichen. Demnach geht das helle Aufleuchten nicht auf eine Region zurück, die Lichtstunden oder -tage, sondern etwa ein Lichtjahr vom supermassereichen Schwarzen Loch entfernt ist – also bis zu mehrere hundert Mal weiter.

3C 279 ist einer der hellsten und bekanntesten aktiven galaktischen Kerne, daher wurde er als ein Ziel hoher Priorität für das 2008 gestartete Fermi Gamma-ray Space Telescope (FGST) ausgewählt. Er gehört zu einer Unterklasse, die wegen ihrer starken, unvorhersehbaren Helligkeitsschwankungen als "Blazare" zusammengefasst werden. Rund 250 Astronomen aus aller Welt beteiligten sich mit ihren Instrumenten, von den Röntgensatelliten Swift, RXTE und dem japanischen Suzaku über optische und Infrarotteleskope bis hin zu Radioantennen. Nur mit diesem großen Beobachtungsaufwand war es möglich, ausreichend viele Puzzleteile zusammenzutragen, um eine aussagekräftige Momentaufnahme des Objekts während des plötzlichen Helligkeitsanstiegs im Februar 2009 auf das Zehnfache des Normalwerts zu erstellen.

So sind die Astrophysiker jetzt besser in der Lage, zwischen den verschiedenen Modellen zu unterscheiden, welche die Entstehung der quasi lichtschnellen Materiestrahlen – der Jets – in der Umgebung der zentralen Massemonster und die Geometrie der eingewobenen Magnetfelder erklären sollen. Und nach rund 50 Jahren Quasarbeobachtung können sie ermitteln, wo und wie genau diese enorme Menge an energiereichem Licht in den Jets produziert wird. (dre)
7. KW 2010

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 7. KW 2010

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  • Quellen
The Fermi-LAT Collaboration and members of the 3C 279 multi-band campaign: A change in the optical polarization associated with a gamma-ray flare in the blazar 3C 279. In: Nature 463, S. 919–923, 2010.

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