Die Radiogalaxie Messier 87: In den hell leuchtenden Materieausflüssen aus dem Zentrum von M 87 werden Teilchen auf sehr hohe Geschwindigkeiten gebracht. | Copyright: NASA, Hubble Heritage Team, STScI/AURAMünchen/ Deutschland - Ein Team internationaler Wissenschaftler hat erstmals den aktiven galaktischen Kern der gigantischen Galaxie "Messier 87" (M 87) im Virgo-Sternenhaufen zugleich im Gamma- und im Radiolicht untersucht. Dabei entdeckten sie, dass Elementarteilchen tatsächlich in direkter Nähe des zentralen Schwarzen Lochs mit nahezu Lichtgeschwindigkeit auf sehr hohe Energien beschleunigt werden.
Unter den Galaxien zählt "M 87", die sich rund 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt in unmittelbarer Nachbarschaft zur Milchstraße befindet, zu den Giganten: Mit zwei bis drei Billionen Sonnenmassen dominiert das Objekt Messier 87 den sogenannten Virgohaufen. Im Zentrum des Milchstraßensystems vermuten die Forscher ein supermassives Schwarzes Loch mit einer mehr als sechs Milliarden Mal größeren Masse als der unserer Sonne. Mit nahezu Lichtgeschwindigkeit schießen aus seiner Umgebung sogenannte Jets, gewaltige Plasmaströme, aus geladenen (Teilchen Elektronen und Protonen) heraus.
Die dabei entstehende sehr hochenergetische Gammastrahlung - Lichtteilchen mit der etwa Tausendmilliarden-fachen Energie des sichtbaren Lichts - haben die Wissenschaftler, darunter auch Forscher der Max-Planck-Institute für Kernphysik und für Physik, jetzt erstmals gleichzeitig sowohl im Gamma- als auch im Radiobereich beobachtet. Die sogenannten "Gammas" werden erzeugt, wenn die beschleunigten geladenen Teilchen mit ihrer Umgebung reagieren. Die Beobachtung dieser Strahlung erlaubt es, extreme physikalische Bedingungen im Universum zu erforschen, wie sie sich in keinem irdischen Labor simulieren lassen.
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Zum ersten Mal stießen Forscher auf Anzeichen hochenergetischer Gammastrahlung aus M 87 bereits im Jahr 1998 mit den HEGRA-Teleskopen, dem Vorgängerexperiment von H.E.S.S. und MAGIC. Dieses Ergebnis bestätigten im Jahr 2006 Messungen mit den H.E.S.S.-Teleskopen. Die H.E.S.S.-Beobachtungen zeigten außerdem eine rasche Variation der Gammastrahlenintensität innerhalb weniger Tage: Offenbar ist die Quellregion der hochenergetischen Gammastrahlung ungewöhnlich kompakt. So vermuten die Wissenschaftler eine enge Beziehung zur unmittelbaren Umgebung des supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum der elliptischen Riesengalaxie.
Um diesen Verdacht zu prüfen, begannen Forscher der MAGIC- und H.E.S.S.-Kollaborationen an den Max-Planck-Instituten für Physik (München) und Kernphysik (Heidelberg) mit Kollegen der VERITAS-Kollaboration (USA) und dem Radioteleskop-Netzwerk VLBA im Januar 2008 zusammenzuarbeiten und beobachteten bis Mai 2008 in einer noch nie dagewesenen Messkampagne die Radiogalaxie M 87 für mehr als 120 Stunden gleichzeitig in den niedrigsten und höchsten Bereichen des elektromagnetischen Spektrums. Innerhalb dieses Zeitraums verfolgten die Forscher auch zwei große Gamma-Ausbrüche bei sehr hohen Energien.
"Die hochauflösende Beobachtung der inneren Region von M 87 mit dem Radioteleskopsystem Very Large Baseline Array (VLBA) belegte einen stetigen Anstieg des Radioflusses aus dem Zentrum von Messier 87 - aus der unmittelbaren Nähe des supermassiven schwarzen Lochs. Diese Kombination von Beobachtungen in den niedrigsten (Radiowellen) und höchsten (Gammastrahlen) Bereichen des elektromagnetischen Spektrums ermöglichte es zum ersten Mal, den Gammastrahlungsausbruch zu lokalisieren - und damit den Ort der Teilchenbeschleunigung in M 87 auszumachen", erläutert die Pressemitteilung des Max-Planck-Institute (mpg.de).
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Quellen: mpg.de / grenzwissenschaft-aktuell.de
