Kosmische Teilchenschleudern im Riesenmaßstab


Im Herzen aktiver Galaxien sitzen die größten Teilchenbeschleuniger des Kosmos – supermassereiche Schwarze Löcher. Sie erzeugen Plasmaströme, in denen Teilchen mit fast Lichtgeschwindigkeit durchs All rasen. Doch wie nun Beobachtungen der zwölf Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie Centaurus A enthüllen, sind diese kosmischen Beschleuniger noch größer als bislang gedacht. Denn Centaurus A erzeugt seine enorm energiereichen Gammastrahlen nicht nur direkt am Schwarzen Loch, sondern auch in den bis zu tausend Lichtjahre weit ins All reichenden Plasma-Jets. Das deutet auf Beschleunigungsvorgänge auch in diesen ausgedehnten Teilchenströmen hin.

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Kompositaufnahme der Galaxie Centaurus A überlagert mit der Gammastrahlen-Messung durch H.E.S.S. (Bild: ESO/WFI; MPIfR/ESO/ APEX, A.Weiss et al.; NASA/CXC/ CfA, R.Kraft et al.; H.E.S.S. Collaboration

Wenn das zentrale Schwarze Loch einer Galaxie gerade große Mengen an Materie verschlingt, ist dies weithin sichtbar. Denn dabei werden große Mengen an energiereicher Strahlung, Radiowellen und Teilchen frei. Ausgangspunkt dieser Emissionen ist zum größten Teil die Akkretionsscheibe um das supermassereiche Schwarze Loch – eine rotierende Scheibe aus dem Material, das das Schwarze Loch angezogen hat. Bei einigen dieser aktiven Galaxien entstehen zusätzlich paarige Plasma-Jets, Ströme aus stark beschleunigten Teilchen, die senkrecht nach oben und unten aus der Galaxie hinausgeschleudert werden. Diese Jets können hunderte bis tausende Lichtjahre lang sein und sind vor allem im Radiowellenbereich gut zu sehen und zu vermessen. In kurzwelligen Strahlenbereichen wie der Röntgen- und Gammastrahlung war es bislang jedoch schwer, die Jets sichtbar zu machen. „Am höchstenergetischen Ende des elektromagnetischen Spektrums konnte Centaurus A aber bisher nur als unaufgelöste Punktquelle beobachtet werden“, erklärt Markus Holler von der Universität Innsbruck und Mitglied der H.E.S.S.-Kollaboration.

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