News: Spektraler Schreihals
Die Strahlungsintensität ist kaum vorstellbar: Eine einzelne Spektrallinie leuchtet im Mikrowellenbereich tausendmal stärker als die Sonne im gesamten Spektralbereich. Nun haben Radioastronomen eine solch intensive Mikrowellenstrahlungsquelle erstmals in einer als recht laut geltenden Radiogalaxie entdeckt.
© (Ausschnitt)
Die Radioastronomie ermöglicht es, Bereiche des Weltalls zu erfassen, die der optischen Astronomie nicht zugänglich sind. Dazu gehören auch kosmische Maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) – dem Laser vergleichbare Verstärker von Radiowellen. Als Megamaser bezeichnen die Astronomen in anderen Galaxien gefundene extrem starke Maser mit einer Leuchtkraft, die hundert- bis mehrere tausendfach stärker ist als die der Sonne. So strahlt hier angeregter Wasserdampf bei 1,3 Zentimetern Wellenlänge in Form einer einzigen, besonders intensiven Spektrallinie und liefert Informationen über Struktur und Dynamik seiner Umgebung.
Christian Henkel vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn und seine Mitarbeiter, darunter vor allem Andrea Tarchi vom Istituto di Radioastronomia in Bologna, haben mehrere Megamaser entdeckt, die meisten davon in aktiven Galaxien. Dabei hatten sie auch solche Galaxien beobachtet, die sehr intensive Radiostrahlung aussenden und in denen bisher keine Megamaser gefunden wurden. Erstmals konnten die Wissenschaftler jetzt in der x-förmigen Galaxie 3C403, die zu diesen "radiolauten" Galaxien gehört, eine solche Strahlungsquelle aufspüren. Sie enthält gleichzeitig den am weitesten entfernten Megamaser, der bisher entdeckt wurde. Er befindet sich etwa 750 Millionen Lichtjahre von uns entfernt und bewegt sich auf Grund der Ausdehnung des Universums mit 17 000 Kilometern pro Sekunde von der Milchstraße weg.
Zwar unterscheiden sich "radiolaute" und "radioleise" aktive Galaxien in ihren Eigenschaften. Die Wissenschaftler gehen jedoch davon aus, dass die physikalischen Prozesse in der Umgebung der Schwarzen Löcher ähnlich ablaufen. Die Masse der Schwarzen Löcher kann das Milliardenfache der Masse der Sonne betragen. Sie sind von einer Akkretionsscheibe oder einem Torus aus Staub und Molekülen umgeben. Doch ist es bis heute nicht möglich, Molekülstrahlung aus diesen zentralen Bereichen nachzuweisen. Das liegt vermutlich an der Kompaktheit dieser Gebiete und daran, dass sie nur wenig normale Radiostrahlung aussenden. In Masern dagegen wird die Strahlung verstärkt und lässt sich auf diese Weise auch noch in großer Entfernung messen. Daher bieten heute Maser die einzige Möglichkeit, die Akkretionsscheiben um Schwarze Löcher zu untersuchen.
Die beobachtete Geschwindigkeitsverteilung des Wasserdampfes in 3C403 entspricht den Erwartungen für eine scheibenförmige rotierende Materieverteilung um den Galaxienkern. Endgültige Gewissheit darüber können erst VLBI-Messungen (Very-Long-Baseline-Interferometrie) geben, bei denen weltweit Teleskope zusammengeschaltet werden. Da die auf der Erde ankommende Strahlungsintensität sehr gering ist, sind solche Messungen derzeit jedoch noch schwer durchzuführen. Anderseits schwankt die Maserstrahlung stark, sodass sie sich bei einem "Strahlungsausbruch" auch heute schon durch VLBI nachweisen ließe. Eine solche Untersuchung würde wertvolle Informationen über das "Monster" im Zentrum der Galaxie liefern. "Mit der Entdeckung dieses Masers sind wir eine Runde weiter," sagt Karl Menten vom MPIfR, "jetzt müssen wir nur dran bleiben und so lange weiter beobachten, bis die Intensität für VLBI-Beobachtungen ausreicht. Dann schnappen wir es uns."
Die Entdeckung hat jedenfalls unter Radioastronomen die Suche nach weiteren Megamasern angefacht. Wegen seiner großen Sammelfläche und der daraus resultierenden hohen Empfindlichkeit spielt das 100-Meter-Radioteleskop des MPIfR eine zentrale Rolle. Bis zum heutigen Tag sind 31 solcher H2O-Megamaser-Galaxien entdeckt worden, davon mehr als die Hälfte mit dem 100-Meter-Radioteleskop in Effelsberg.
Messungen dieser Art erfordern lange Beobachtungszeiten, denn die auf der Erde ankommende Strahlung ist sehr schwach und im Suchprogramm müssen viele Galaxien erfasst werden. Zudem kann die gemessene Strahlung stark variieren; oft sind also mehrfache Beobachtungen der gleichen Galaxie erforderlich. Hierbei hat sich nun die Hartnäckigkeit von Henkel ausgezahlt, der die langfristige Beobachtungskampagne am MPIfR bei der Suche nach extragalaktischen Wassermasern leitet. Denn jetzt wurde nicht nur der bisher am weitesten entfernte Wassermaser aufgespürt. "So viel Wasser habe ich in meinem ganzen Leben noch nicht auf einmal gesehen," ist sein Fazit.
Christian Henkel vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn und seine Mitarbeiter, darunter vor allem Andrea Tarchi vom Istituto di Radioastronomia in Bologna, haben mehrere Megamaser entdeckt, die meisten davon in aktiven Galaxien. Dabei hatten sie auch solche Galaxien beobachtet, die sehr intensive Radiostrahlung aussenden und in denen bisher keine Megamaser gefunden wurden. Erstmals konnten die Wissenschaftler jetzt in der x-förmigen Galaxie 3C403, die zu diesen "radiolauten" Galaxien gehört, eine solche Strahlungsquelle aufspüren. Sie enthält gleichzeitig den am weitesten entfernten Megamaser, der bisher entdeckt wurde. Er befindet sich etwa 750 Millionen Lichtjahre von uns entfernt und bewegt sich auf Grund der Ausdehnung des Universums mit 17 000 Kilometern pro Sekunde von der Milchstraße weg.
Zwar unterscheiden sich "radiolaute" und "radioleise" aktive Galaxien in ihren Eigenschaften. Die Wissenschaftler gehen jedoch davon aus, dass die physikalischen Prozesse in der Umgebung der Schwarzen Löcher ähnlich ablaufen. Die Masse der Schwarzen Löcher kann das Milliardenfache der Masse der Sonne betragen. Sie sind von einer Akkretionsscheibe oder einem Torus aus Staub und Molekülen umgeben. Doch ist es bis heute nicht möglich, Molekülstrahlung aus diesen zentralen Bereichen nachzuweisen. Das liegt vermutlich an der Kompaktheit dieser Gebiete und daran, dass sie nur wenig normale Radiostrahlung aussenden. In Masern dagegen wird die Strahlung verstärkt und lässt sich auf diese Weise auch noch in großer Entfernung messen. Daher bieten heute Maser die einzige Möglichkeit, die Akkretionsscheiben um Schwarze Löcher zu untersuchen.
Die beobachtete Geschwindigkeitsverteilung des Wasserdampfes in 3C403 entspricht den Erwartungen für eine scheibenförmige rotierende Materieverteilung um den Galaxienkern. Endgültige Gewissheit darüber können erst VLBI-Messungen (Very-Long-Baseline-Interferometrie) geben, bei denen weltweit Teleskope zusammengeschaltet werden. Da die auf der Erde ankommende Strahlungsintensität sehr gering ist, sind solche Messungen derzeit jedoch noch schwer durchzuführen. Anderseits schwankt die Maserstrahlung stark, sodass sie sich bei einem "Strahlungsausbruch" auch heute schon durch VLBI nachweisen ließe. Eine solche Untersuchung würde wertvolle Informationen über das "Monster" im Zentrum der Galaxie liefern. "Mit der Entdeckung dieses Masers sind wir eine Runde weiter," sagt Karl Menten vom MPIfR, "jetzt müssen wir nur dran bleiben und so lange weiter beobachten, bis die Intensität für VLBI-Beobachtungen ausreicht. Dann schnappen wir es uns."
Die Entdeckung hat jedenfalls unter Radioastronomen die Suche nach weiteren Megamasern angefacht. Wegen seiner großen Sammelfläche und der daraus resultierenden hohen Empfindlichkeit spielt das 100-Meter-Radioteleskop des MPIfR eine zentrale Rolle. Bis zum heutigen Tag sind 31 solcher H2O-Megamaser-Galaxien entdeckt worden, davon mehr als die Hälfte mit dem 100-Meter-Radioteleskop in Effelsberg.
Messungen dieser Art erfordern lange Beobachtungszeiten, denn die auf der Erde ankommende Strahlung ist sehr schwach und im Suchprogramm müssen viele Galaxien erfasst werden. Zudem kann die gemessene Strahlung stark variieren; oft sind also mehrfache Beobachtungen der gleichen Galaxie erforderlich. Hierbei hat sich nun die Hartnäckigkeit von Henkel ausgezahlt, der die langfristige Beobachtungskampagne am MPIfR bei der Suche nach extragalaktischen Wassermasern leitet. Denn jetzt wurde nicht nur der bisher am weitesten entfernte Wassermaser aufgespürt. "So viel Wasser habe ich in meinem ganzen Leben noch nicht auf einmal gesehen," ist sein Fazit.
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