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Astrophysik: Strahlenkanonen im Kleinkaliberformat

Gebündelte Materiestrahlen von Quasaren, die fast mit Lichtgeschwindigkeit Millionen Lichtjahre weit durchs All schießen, kennen Astronomen nun schon fast seit einem halben Jahrhundert. Jetzt haben die Kleinkaliberausgabe solcher Strahlenkanonen beim Abfeuern beobachtet.
Beschleunigtes Gas macht Röntgenstrahlen-Novae sichtbar
Seit den Forschern klar ist, dass die extreme Leuchtkraft von Quasaren auf fast lichtschnelle Materiestrahlen zurückzuführen ist, haben sie den zu Grunde liegenden Mechanismus bei vielen anderen astronomischen Objekten gesucht – und auch gefunden. Jets treten bei weiteren Typen aktiver galaktischer Kerne auf wie zum Beispiel Radiogalaxien, aber auch bei Röntgendoppelsternen, Gammastrahlenausbrüchen, Protosternen, Mikroquasaren und Neutronensterne bis hin zu Braunen Zwergen.

Alle diese Objekte haben eines gemeinsam: Mit ihrer Schwerkraft ziehen sie Gas und Staub aus ihrer Umgebung an. Ist diese Materie in genügender Dichte vorhanden, reiben ihre Atome und Moleküle aneinander und sammeln sich in einer Akkretionsscheibe senkrecht zur Rotationsachse der Massenansammlung. Diese Scheibe häuft jedoch nicht nur Teilchen an, sondern auch Magnetfeldlinien. Durch die Rotation werden diese verdreht wie die Windungen einer Schraube. Kommen ihnen elektrisch geladene Partikel in die Quere, werden sie mitgerissen und nach oben oder unten – in Richtung der Rotationsachse – davongeschleudert.

Das Very Large Array Radiointerferometer | Das Very Large Array (VLA) ist ein Interferometer für astronomische Beobachtungen im Radiobereich. Die Anlage befindet sich in New Mexico in den Vereinigten Staaten.
Es gab bislang allerdings eine Objektklasse, die dieses Verhalten nicht an den Tag zu legen schien: Zwergnovae. Hierbei handelt es sich um ein System aus einem Weißen Zwerg, der Gas von einem Partnerstern zu sich herüberzieht, wenn auch in verhältnismäßig geringen Ausmaß. Nach einigen Wochen bis Monaten wird die Akkretionsscheibe teilweise instabil und eine größere Materiemenge prasselt wie ein Platzregen auf den Zwergstern hinab. Dies setzt eine große Menge potentieller Energie frei, die sich in einem Strahlungsausbruch äußert: der Zwergnova.

Elmar Körding und sein Team untersuchten schon Röntgendoppelsterne und Aktive Galaktische Kerne. "Darauf aufbauend hatten wir die Idee, die Analogie auch auf Weiße Zwerge auszuweiten", berichtet Körding. Mit der Hilfe etlicher Kollegen aus dem Profi- und dem Amateurlager wurde die bekannte Zwergnova SS Cygni im Sternbild Schwan ständig überwacht. Beim ersten Anzeichen eines neuen Ausbruchs richteten die Forscher noch am selben Tag große Radioteleskope des Very Large Array in New Mexico und am Jodrell Bank Observatory in England auf die Quelle.

"Dieses erste Resultat ist ein weiterer Schritt zu einem einheitlichen empirischen und theoretischen Modell von Jets aller akkretierender Objekte"
(Elmar Körding)
Schnell war klar: Das Strahlungsprofil von SS Cygni ähnelt in seinem spektralen und zeitlichen Verhalten frappierend an Quellen, die statt einem Weißen Zwerg einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch enthalten. In anderen Worten: Zwergnovae entwickeln während eines Ausbruchs einen Jet, genau wie Röntgendoppelsterne. Körding sieht seine Idee gestützt: "Die resultierenden Vorhersagen wurden fast vollständig durch unsere Beobachtungen bestätigt. Bei Akkretion scheinen sich Weiße Zwerge und supermassereiche Schwarze Löcher gleich zu verhalten – auch wenn diese milliardenmal schwerer sind."

Jetzt gilt es, weitere Ereignisse zu beobachten und die Daten in allen Details mit der Theorie zu vergleichen. "Dieses erste Resultat ist ein weiterer Schritt zu einem einheitlichen empirischen und theoretischen Modell von Jets aller akkretierender Objekte", lautet das Resümee des gebürtigen Südhessen. Somit gelang ihm mit diesem Kleinkaliber ein astrophysikalischer Volltreffer.

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  • Quellen
Körding, E. et al.: A Transient Radio Jet in an Erupting Dwarf Nova. In: Science 320, S. 1318–1320, 2008.

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