Quasare, die bei Gammastrahlenergien sichtbar sind, werden als „Blazare“ bezeichnet. Blazare gehören zu den energiereichsten Objekten im Universum und werden von supermassiven Schwarzen Löchern im Kern bestimmter riesiger elliptischer Galaxien angetrieben. Ein internationales Team von Astrophysikern, die eine Kombination aus boden- und weltraumgestützten Teleskopen verwenden, hat überraschende Änderungen der von einer aktiven Galaxie emittierten Strahlung entdeckt. Das Bild, das sich aus diesen ersten gleichzeitigen Beobachtungen mit optischen, Röntgen- und Gammastrahlenteleskopen der neuen Generation ergibt, ist viel komplexer als von Wissenschaftlern erwartet und stellt aktuelle Theorien in Frage, wie Blazare die von ihnen emittierte Strahlung erzeugen.
Die Galaxie, PKS 2155-304 genannt, emittiert entgegengesetzt gerichtete Teilchenstrahlen, die sich in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit bewegen, wenn Materie in ein zentrales supermassives Schwarzes Loch fällt. Dieser Prozess ist nicht gut verstanden. Bei Blazaren ist die Galaxie so ausgerichtet, dass wir direkt in den Jet schauen.
PKS 2155-304 befindet sich 1,5 Milliarden Lichtjahre entfernt im südlichen Sternbild Piscis Austrinus und ist normalerweise eine nachweisbare, aber schwache Gammastrahlenquelle. Wenn sein Strahl jedoch wie 2006 einen großen Ausbruch erleidet, kann die Galaxie bei den höchsten Gammastrahlenergien, die Wissenschaftler erfassen können, zur hellsten Quelle am Himmel werden - bis zu 50 Billionen Mal so viel Energie wie sichtbares Licht. Selbst aus starken Quellen trifft diese Energie jeden Monat nur etwa einen Gammastrahl auf einen Quadratmeter an der Spitze der Erdatmosphäre.
Die atmosphärische Absorption einer dieser Gammastrahlen erzeugt einen kurzlebigen Schauer subatomarer Partikel. Während diese sich schnell bewegenden Teilchen durch die Atmosphäre strömen, erzeugen sie einen schwachen blauen Lichtblitz. Das High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S), eine Reihe von Teleskopen in Namibia, hat diese Blitze von PKS 2155-304 erfasst.
Gammastrahlen mit niedrigeren Energien wurden direkt vom Large Area Telescope (LAT) an Bord des umlaufenden Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskops der NASA erfasst. „Mit dem Start von Fermi haben wir erstmals die Möglichkeit, diese mächtige Galaxie über so viele Wellenlängen wie möglich zu messen“, sagt Werner Hofmann, Sprecher der H.E.S.S. Team am Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg.
Nachdem das Gammastrahlenregime vollständig abgedeckt war, wandte sich das Team an die Satelliten Swift und Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) der NASA, um Daten über die Röntgenemissionen der Galaxie bereitzustellen. Abgerundet wurde die Wellenlängenabdeckung durch die H.E.S.S. Automatisches Teleskop zur optischen Überwachung, das die Aktivität der Galaxie im sichtbaren Licht aufzeichnete.
Zwischen dem 25. August und dem 6. September 2008 überwachten die Teleskope PKS 2155-304 in seinem ruhigen, nicht aufflammenden Zustand. Die Ergebnisse der 12-tägigen Kampagne sind überraschend. Während des Abfackelns von Episoden dieses und anderer Blazare steigen und fallen die Röntgen- und Gammastrahlenemissionen zusammen. Dies ist jedoch nicht der Fall, wenn sich PKS 2155-304 in einem ruhigen Zustand befindet - und niemand weiß warum.
Noch seltsamer ist, dass das sichtbare Licht der Galaxie mit ihrer Gammastrahlenemission steigt und fällt. "Es ist, als würde man eine Lötlampe beobachten, bei der sich die höchsten und niedrigsten Temperaturen schrittweise ändern, die mittleren jedoch nicht", sagt Berrie Giebels, Astrophysikerin an der französischen École Polytechnique, die mit beiden H.E.S.S. und Fermi LAT Teams.
„Astronomen lernen, dass die verschiedenen Bestandteile der Jets in Blazaren auf ziemlich komplizierte Weise interagieren, um die von uns beobachtete Strahlung zu erzeugen“, sagt Jim Chiang, Fermi-Teammitglied an der Stanford University in Kalifornien. „Diese Beobachtungen können die ersten Hinweise enthalten, die uns helfen entwirre, was wirklich tief im Herzen eines Blazars vor sich geht. “
Quelle: NASA
