Ein Knick im Plasmastrom

Ein Knick im Plasmastrom

Physik-News vom 08.09.2022
 

Eine internationale Kollaboration konnte einen bisher einmaligen Blick auf die Vorgänge in einem aktiven Galaxienkern gewinnen. Mithilfe der Daten, die von Teleskopen auf der ganzen Welt gesammelt wurden, konnte das Team einen lang vermuteten Prozess im Plasma-Jet des aktiven Galaxienkerns BL Lacertae nachweisen. An den Beobachtungen waren auch Schülerinnen und Schüler aus Würzburg beteiligt.

Aktive Galaxienkerne gehören zu den leuchtkräftigsten Objekten im Universum. Es handelt sich dabei um extrem helle Zentralbereiche von Galaxien, die aus großen Distanzen beobachtbar sind. Ihre Helligkeit resultiert meist aus den Vorgängen um ein Schwarzes Loch, auf das Materie aus der Umgebung zustürzt.


Von Schwarzen Löchern angetriebene Galaxien namens Blazare sind die häufigsten Objekte, die vom Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop der NASA entdeckt wurden. Wenn Materie auf das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie zufällt, wird ein Teil davon mit annähernd Lichtgeschwindigkeit nach außen beschleunigt, und zwar entlang von Jets, die in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Wenn einer der Jets wie hier abgebildet zufällig auf die Erde gerichtet ist, erscheint die Galaxie besonders hell und wird als Blazar klassifiziert.

Publikation:


Jorstad, S.G., Marscher, A.P., Raiteri, C.M. et al.
Rapid quasi-periodic oscillations in the relativistic jet of BL Lacertae
Nature 609, 265–268 (2022)

DOI: 10.1038/s41586-022-05038-9



Dabei bilden sich manchmal Plasmaströme aus geladenen Teilchen, sogenannte Jets. Astrophysikerinnen und Astrophysiker erforschen aktive Galaxienkerne und ihre Jets, da sie vermuten, dass diese Teilchen enorm beschleunigen können und dabei noch viel höhere Energien erreichen als die größten Teilchenbeschleuniger auf der Erde.

Knick im Plasmastrom verursacht Helligkeitsschwankungen

Eine Unterklasse von aktiven Galaxienkernen sind die sogenannten „Blazare“. Ein bekannter Blazar heißt „BL Lacertae“: Diese etwa 900 Millionen Lichtjahre entfernte Galaxie beherbergt ein Schwarzes Loch mit einer Masse, die 170 Millionen Mal größer ist als die unserer Sonne. Bei der Analyse von Daten eines besonderen Helligkeitsausbruchs von BL Lacertae im Jahr 2020 fiel Astronominnen und Astronomen auf, dass die Helligkeit außergewöhnlich regelmäßig schwankte. Diese quasi-periodischen Oszillationen konnten die Forschenden mit einer Veränderung im Plasma des Jets erklären, einer sogenannten Knick-Instabilität, die das Magnetfeld beeinflusst. Zu den sichtbaren Helligkeitsfluktuationen kommt es, da sich die energiereichen Teilchen im Jet durch genau diesen Knick bewegen.



„Die Knick-Instabilität ist von großer Bedeutung für die Untersuchung von Plasmen. Die Entdeckung im Jet von BL Lacertae ermöglicht nun vollkommen neue Einblicke in diesen kosmischen Teilchenbeschleuniger“, sagt Dr. Dominik Elsässer. Aus diesem Grund wurde die Arbeit vom renommierten Fachmagazin Nature zur Veröffentlichung ausgewählt. Die Publikation entstand im Rahmen des Whole Earth Blazar Telescope Projekts, eines internationalen Konsortiums von Astronominnen und Astronomen, die speziell Blazare überwachen.


Diese Newsmeldung wurde mit Material der Technischen Universität Dortmund via Informationsdienst Wissenschaft erstellt


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