Astronomische Entdeckung: Radioblasen von Centaurus A senden Gammalicht

In der Radiogalaxie Centaurus A gibt es riesige Radioblasen. Diese hat nun ein Forscherteam unter Beteiligung der Astroteilchenphysiker Anita Reimer und Olaf Reimer nach zehnmonatigen Beobachtungen erstmals im Gammastrahlenlicht nachgewiesen und räumlich aufgelöst. Die Daten wurden mit Hilfe des Weltraumteleskops Fermi gewonnen und in der Online-Ausgabe von Science veröffentlicht.
Das Bild zeigt eine Überlagerung der gemessenen Strahlung von Centaurus A im Radiobereich (orange), optischen (grau) und Gammabereich (violett). (Bild: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, Capella Observatory, und Ilana Feain, Tim Cornwell, und Ron Ekers (CSIRO/ATNF), R. Morganti (ASTRON), und N. Junkes (MPIfR))
Bild: Das Bild zeigt eine Überlagerung der gemessenen Strahlung von Centaurus A im Radiobereich (orange), optischen (grau) und Gammabereich (violett). (Bild: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, Capella Observatory, und Ilana Feain, Tim Cornwell, und Ron Ekers (CSIRO/ATNF), R. Morganti (ASTRON), und N. Junkes (MPIfR))

Radiogalaxien sind entfernte, zumeist normale elliptische Riesengalaxien mit einem aktiven Kern, die sich durch überdurchschnittlich starke Radiostrahlung auszeichnen. Riesige Radioblasen, symmetrisch und in einem Abstand von fast einer Millionen Lichtjahren zum Kern, sind charakteristisch für solche Galaxien. Als Energiequelle wird ein extrem massives Schwarzes Loch mit der Masse von hundert Millionen bis einige Milliarden Sonnenmassen im Kernbereich vermutet. Ausgehend von diesem Kern der Galaxie versorgen Jets aus geladenen Teilchen, die sich fast so schnell wie das Licht bewegen, die Radioblasen mit Energie. Diese Blasen im Radiobereich sind um ein Vielfaches größer als der optisch sichtbare Teil der Radiogalaxie und können mehrere 10 Millionen Jahre im Radiobereich markant glühen. Die Radioblasen von Centaurus A – mit rund 12 Millionen Lichtjahren Entfernung die uns am nächsten gelegene Radiogalaxie – wurden nun nach zehnmonatigen Beobachtungen mit dem Large Area Telescope (LAT) des Gammastrahlen-Weltraumteleskops Fermi auch erstmals im Gammastrahlenlicht, der energetischsten Form von Licht, nachgewiesen und räumlich aufgelöst. Die Ergebnisse wurden von einem internationalen Team von Wissenschaftlern unter Beteiligung der Innsbrucker Astroteilchenphysiker Dr. Anita Reimer und Prof. Olaf Reimer gewonnen und erscheinen heute in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Science.

 

Überraschende Entdeckung

 

Centaurus A liegt im Sternbild Centaurus und ist eine der hellsten Galaxien des südlichen Nachthimmels. Mit den Blasen überdeckt Centaurus A eine etwa 20-mal größere Fläche am Himmel als der Vollmond. Die für astronomische Verhältnisse geringe Entfernung zur Erde erlaubt es den Forschern, am Beispiel dieser Galaxie die Physik aktiver galaktischer Kerne und deren Jets mit einzigartiger Genauigkeit zu untersuchen. Während die Zentralregion von Centaurus A bereits früher als Gammastrahlenquelle bekannt war, stellt der Nachweis der Radioblasen im Gammalicht eine Überraschung dar. „Die Messungen zeigen, dass die Strahlungsenergie dieser Blasen im Gammabereich etwa zehnfach stärker als im Radiobereich ist“, bemerkt Prof. Olaf Reimer vom Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck. Mehr als die Hälfte der gesamten Gammastrahlung von Centaurus A entstammt der nördlichen und der südlichen Blase. „ Die geladenen, sich schnell bewegenden Teilchen in den Radioblasen benötigen mindestens eine Energie von 100 bis 1000 Milliarden Elektronenvolt, um durch Kollisionen mit den Photonen des Mikrowellenhintergrunds die von uns gemessene Gammastrahlung zu produzieren“, erläutert Dr. Anita Reimer von den Instituten für Theoretische Physik und Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck. Die Gesamtenergie, die in beiden Blasen gespeichert ist, liegt damit bei mindestens 10 hoch 51 Joule. „Der Nachweis von Gammastrahlung aus den Blasen von Centaurus A impliziert auch die Frage, inwieweit dies ein allgemeines Merkmal von aktiven galaktischen Kernen darstellen könnte“, beschreibt die Theoretikerin Anita Reimer eine noch offene Forschungsfrage.

 

Am Bau der Detektoren auf Fermi und am Betrieb des Observatoriums sind neben der NASA und dem US-Energieministerium Forschungseinrichtungen in den Vereinigten Staaten, in Frankreich, Italien, Schweden, Deutschland und Japan beteiligt.

(cf)