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Quasare: Quasar PDS 456 stößt heißes Gas in allen Richtungen aus

Beobachtungen der Röntgensatelliten NuSTAR und XMM-Newton enthüllen die Gasfreisetzung des Quasars PDS 456. Die abströmenden Gasmassen breiten sich annähernd kugelförmig aus.
Junges schwarzes LochLaden...

Schon seit Längerem hatten Astronomen vermutet, dass das von manchen Quasaren freigesetzte Gas sich in allen Richtungen ausbreitet und nicht in zwei gerichteten Gasstrahlen, den so genannten Jets. Nun konnte ein Forscherteam um Emanuele Nardini von der britischen Keele University durch gemeinsame Beobachtungen mit den Röntgensatelliten XMM-Newton und NuSTAR diese Vermutung bestätigen: Das aus dem unmittelbaren Umfeld des zentralen, extrem massereichen Schwarzen Lochs stammende heiße Gas von PDS 456 breitet sich tatsächlich annähernd kugelförmig aus. Nur durch die Scheibe der Galaxie, in der sich der Quasar befindet, wird die Form etwas modifiziert. Das Gas verlässt PDS 456 mit rund einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit, also mit rund 100 000 Kilometer pro Sekunde.

Das Röntgenspektrum des Quasars PDS 456Laden...
Das Röntgenspektrum des Quasars PDS 456 | Aus Daten der Röntgensatelliten XMM-Newton (blaue Punkte) und NuSTAR (orangefarbene Punkte) konnte ein Spektrum des Quasars PDS 456 erstellt werden. Im Diagramm ist links die relative Helligkeit abgetragen, unten die Energie in Kiloelektronvolt. Das Röntgenlicht von ionisiertem Eisen zeigt ein P-Cygni-Profil mit einer breiten Emissionslinie und einer direkt benachbarten schmalen Absorptionslinie, die blauverschoben ist (Bildmitte).

Der Nachweis gelang mit Hilfe von Röntgenspektren, die von beiden Satelliten aufgenommen wurden. Dabei registrierte XMM-Newton vor allem niederenergetische Röntgenstrahlung, während NuSTAR den hochenergetischen Part übernahm. Den Astronomen kam bei ihren Beobachtungen zugute, dass uns der Quasar PDS 456 mit einer Distanz von rund zwei Milliarden Lichtjahren vergleichsweise nahe ist. Daher konnten sie sehr aussagekräftige Spektren gewinnen.

Die Spektren zeigen ein deutliches P-Cygni-Profil. Es besteht aus einer breiten Emissionslinie, die auf ihrer kurzwelligen, "blauen" Seite von einer engen Absorptionslinie begrenzt wird. Dies ist charakteristisch für den Einfluss einer expandierenden Gashülle: Der im Vordergrund befindliche Anteil des Gases absorbiert das Licht der dahinterstehenden Quelle. Diese Absorption verrät sich durch eine dunkle Linie im Röntgenspektrum. Da das heiße Gas zugleich expandiert – auch in unsere Richtung – beobachten wir einen ausgeprägten Dopplereffekt, so dass die Absorptionslinie zu kürzeren Wellenlängen hin blauverschoben wird. Das P-Cygni-Profil ist benannt nach seinem Prototypen, dem Stern P im Sternbild Schwan (lateinisch: cygnus). P Cygni ist ein heißer veränderlicher Stern des Spektraltyps B.

Im vorliegenden Fall geht es um die Röntgenstrahlung von ionisiertem Eisen. Links neben der Absorptionslinie zeigt sich eine breite Emissionslinie. Die sich aus den Beobachtungen ergebende Form des Spektrums ist charakteristisch für eine expandierende, annähernd sphärische Gashülle.

Aus dieser Beobachtung lässt sich ableiten, dass der Quasar PDS 456 mittels seines Winds 1040 Watt freisetzt. Das entspricht der 1016-fachen Leuchtkraft (10 000 Billionen) unserer Sonne. Durch seinen Wind verliert PDS 456 einige hundert bis wenige tausend Sonnenmassen pro Jahr – ein beträchtlicher Aderlass, auch für eine große Galaxie.

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