Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff
Der Kern einer sogenannten “aktiven” Galaxie beherbergt ein massereiches Schwarzes Loch, das in großen Mengen Material akkretiert. Dadurch stößt der Kern oft bipolare Jets sich schnell bewegender, geladener Partikel aus, die bei vielen Wellenlängen, insbesondere im Radiobereich, hell leuchten. Aktive Galaxien zeigen zahlreiche auf dramatische Art und Weise unterschiedliche Eigenschaften, und diejenigen, die im Radiobereich hell sind, können bei diesen Wellenlängen so viel wie eine Billiarde Sonnenleuchtkräfte an Strahlung in den Raum abgeben.
Die intensive Strahlung entspringt der heißen Umgebung des Schwarzen Lochs, da Elektronen, die sich nahe der Lichtgeschwindigkeit in einem Umfeld mit starken Magnetfeldern bewegen, im Radiobereich strahlen. Die gerichteten Teilchenjets kollidieren letztlich mit dem umliegenden Medium und wandeln viel von ihrer großen Menge an Bewegungsenergie in Schockwellen um. Die Endpunkte in der Jetströmung sind als sehr heiße Flecken, helle und kompakte Strukturen, zu sehen. Diese heißen Punkte (Hotspots) können die Strömung der Jets zurück in Richtung auf das Schwarze Loch umkehren und dadurch zusätzliche Turbulenzen und Zufallsbewegungen erzeugen. Die für einen heißen Punkt charakteristische Temperatur (oder genauer die spektrale Abhängigkeit der Helligkeit gegenüber der Wellenlänge) offenbart die Natur der ablaufenden physikalischen Prozesse. Die meisten bekannten aktiven Radiogalaxien besitzen Hotspots, deren spektrale Abhängigkeit gut mit der Vorstellung von Schockwellen am Endpunkt des Teilchenjets und umgelenkten Strömungen übereinstimmt, aber einige sehr leuchtkräftige Radiogalaxien entsprechen nicht dieser Vorstellung.
Cygnus A ist das nächstgelegene und energiereichste Beispiel einer Radiogalaxie mit zwei Hotspots und als solche ein Archetyp dieser Klasse. Sie ist auch eines der ersten entdeckten Objekte, deren Hotspots nicht mit dem herkömmlichen Bild übereinzustimmen scheinen und Astronomen haben für Jahrzehnte die möglichen Gründe erörtert. Das begrenzte Auflösungsvermögen von Radioteleskopen bei langen Wellenlängen (niedrige Frequenz), um die kleinen Abmessungen der Hotspots aufzulösen, war ein hinderlicher Umstand. Die CfA-Astronomen Reinout van Weeren und Gianni Bernardi (jetzt am SKA Südafrika) waren Teil eines großen Teams, das das Radioteleskop Low Frequency Array („LOFAR“) einsetzte, um hochaufgelöste räumliche Bilder der Hotspots in Cygnus A zu erhalten. Ihre Resultate liefern den ersten direkten Hinweis, daß die zuvor abgeleitete Abweichung in der spektralen Form real ist. Die Wissenschaftler präsentieren eine genaue Untersuchung in einer gesonderten Arbeit, aber die wesentlichen Resultate in dieser Veröffentlichung deuten darauf hin, daß neben der Aktivität durch Schockwellen einige andere Vorgänge mit einbezogen werden müssen; das Team vermutet, daß Absorption der Strahlung durch vor Ort liegendes Material Teil des endgültigen Bildes sein könnte.
Literatur:
„LOFAR Imaging of Cygnus A – Direct Detection of a Turnover in the Hotspot Radio Spectra“
J. P. McKean et al.
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 463, 3143–3150 (2016)
