Die längsten bekannten hochgradig gebündelten Strukturen im Universum sind die schmalen Jets, die in der Nähe gewaltiger Schwarzer Löcher in bestimmten Typen von galaktischen Kernen entstehen. Diese schmalen Strahlen treten oft in Paaren auf und breiten sich in entgegengesetzte Richtungen aus, wobei sie Längen von einigen Millionen Lichtjahren erreichen können. Sie transportieren große Mengen Energie aus der Region des zentralen Schwarzen Lochs in den intergalaktischen Weltraum.
Die Jets wurden in Radiowellenlängen entdeckt, aber sie emittieren auch Röntgenstrahlung, weil sich die Elektronen in den Jets mit annähernd Lichtgeschwindigkeit bewegen. Die Galaxien sind Gegenstand aktueller Forschungen, sowohl weil sie zu den energiereichsten Phänomenen im Universum gehören, als auch weil sie den Hauptmechanismus darstellen, der Energie in die Galaxienhaufen einbringt, in denen sich diese radiohellen Objekte befinden.
Die Entwicklung dieser Jets, ihr Alter und ihre Anordnung sind nur wenig verstanden. Astronomen vermuten, dass die Existenz der Jets aus drei Phasen besteht, beginnend mit der überschallschnellen Ausbreitung von Fahnen aus heißem Gas um die Teilchenjets. Es scheint so, als sei diese erste Phase in den meisten Quellen von kurzer Dauer. Danach expandieren die Gasfahnen langsam, bis ihre eigenen Temperaturen und Druckverhältnisse auf die Werte des umgebenden Gases abfallen. In der letzten Phase kommt der Jet-Ausstoßmechanismus zum Erliegen und die damit verbundenen Gasfahnen werden unbeobachtbar. Es gibt zahlreiche Beispiele für Galaxien in den verschiedenen Stadien, welche die Grundlage für die Vermutungen liefern.
Die Astronomen Ewan O’Sullivan, Diana Worrall und Mark Birkinshaw vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) haben zusammen mit vier Kollegen die Jets in der gewaltigen Radiogalaxie 3C270 (auch bekannt als NGC 4261) untersucht. Diese Quelle hat ihre hellsten Knoten mit Radioemissionen in nächster Nähe zum Kern des Schwarzen Lochs. Der andere häufige Typ von Radiojet-Galaxien zeigt seine hellsten Regionen am weitesten von dem Kern entfernt. Die geschätzte Größenordnung der Gasfahnen in dieser Quelle liegt im Bereich von 250.000 Lichtjahren bei ihrer größten Ausdehnung.
Die Wissenschaftler nutzten neue und archivierte Radiobeobachtungen der Gasfahnen, die in zwölf verschiedenen Wellenlängen gemacht wurden und kombinierten sie mit Röntgenbeobachtungen, um die Emissionsmechanismen innerhalb der Gasfahnen genauer zu modellieren als bisher. Die Daten aus mehreren Wellenlängen erlaubten ihnen zu kartieren, wie sich die Eigenschaften der Emission (beispielsweise ihre relative Stärke in unterschiedlichen Wellenlängen) veränderte und ein Modell dieser Veränderungen zu erstellen.
Sie schlussfolgern, dass die beiden Gasfahnen etwa 29 beziehungsweise 37 Millionen Jahre alt sind. Das steht im Gegensatz zu den auf dynamischen Modellen basierenden bisherigen Erkenntnissen, laut denen sie etwa doppelt so alt sein sollen. Die Forscher schlussfolgerten auch, dass die Gasfahnen die Folge mehrfacher Aktivitätsausbrüche in der Nähe des Schwarzen Lochs sind. Die für die Aufheizung der Gasfahnen erforderliche Gesamtenergie ist enorm: Sie entspricht ungefähr dem gesamten Energieausstoß der Sonne im Zeitraum von einer Million Milliarden Jahren – das ist mehr als das Alter des Universums.
Abhandlung: “New Insights into the Evolution of the FR I Radio Galaxy 3C 270 (NGC 4261) from VLA and GMRT Radio Observations” von Konstantinos Kolokythas, Ewan O’Sullivan, Simona Giacintucci, Somak Raychaudhury, C. H. Ishwara-Chandra, Diana M. Worrall und Mark Birkinshaw, MNRAS, 450, 1732, 2015.
Quelle: https://www.cfa.harvard.edu/news/su201523
(THK)
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