Astronomen haben einen unerwarteten Zusammenhang zwischen zwei sehr unterschiedlichen Wellenlängenbereichen gefunden, die von Blazaren emittiert werden: mittelinfrarote Wellenlängen und Gammastrahlen. Blazare sind entfernte Galaxien, die von supermassiven Schwarzen Löchern mit Energie versorgt werden. Die Entdeckung gelang durch Vergleiche von Daten des WISE-Teleskops (Wide-field Infrared Survey Explorer) mit Daten des Fermi Gamma-ray Space Telescope und ermöglichte den Wissenschaftlern, Dutzende neue Blazar-Kandidaten zu finden.
Francesco Massaro von der University of Turin in Italien und Raffaele D’Abrusco vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) in Cambridge (Massachusetts) zeigen erstmals, dass die mittelinfraroten Wellenlängen der Blazare in den WISE-Daten mit einer entsprechenden Messung ihrer Gammastrahlenemission korrelieren.
„Dieser Zusammenhang verbindet zwei sehr unterschiedliche Formen von Licht über einen Energiebereich mit dem Faktor 10.000.000.000“, sagte Massaro. „Letztendlich wird uns das helfen zu verstehen, wie die supermassiven Schwarzen Löcher in diesen Galaxien es schaffen, die Materie in ihrer Umgebung in große Mengen Energie umzuwandeln.“
Blazare machen über die Hälfte der einzelnen Gammastrahlungsquellen aus, die von Fermis Large Area Telescope (LAT) beobachtet wurden. Im Zentrum eines Blazars befindet sich ein supermassives Schwarzes Loch mit Millionen Sonnenmassen, das von einer Scheibe aus heißem Gas und Staub umgeben ist. Wenn Materie aus der Scheibe in Richtung des Schwarzen Lochs fällt, bildet ein Teil der Materie zwei Jets, die subatomare Teilchen mit annähernd Lichtgeschwindigkeit in entgegengesetzte Richtungen senkrecht zur Scheibenebene fortkatapultieren. Ein Blazar erscheint für Fermi aus zwei Gründen hell: Seine Jets produzieren viele Gammastrahlen, die energiereichste Form von Licht, und wir blicken zufällig frontal auf die Galaxie, was bedeutet, dass einer ihrer Jets in unsere Richtung zeigt.
Zwischen Januar und August 2010 kartierte das WISE-Teleskop der NASA den gesamten Himmel in vier infraroten Wellenlängen und katalogisierte mehr als eine halbe Milliarde Quellen. Im Jahr 2011 begannen Massaro, D’Abrusco und ihre Kollegen damit, WISE-Daten für die Untersuchung von Fermi-Blazaren zu nutzen.
„WISE machte es möglich, die mittelinfraroten Wellenlängen von bekannten Gammastrahlen-Blazaren zu erforschen“, sagte D’Abrusco. „Wir erkannten, dass sie einen ganz anderen Bereich des Diagramms belegten als andere extragalaktische Gammastrahlungsquellen, wenn wir die Fermi-Blazare nach ihren WISE-Wellenlängen darstellten.“
Die Wissenschaftler gehen in einer Studie im Astrophysical Journal vom 9. August 2016 detailliert auf den Infrarot/Gamma-Zusammenhang ein. Sie sagen, dass die Elektronen, Protonen und anderen Teilchen, die in Blazarjets beschleunigt wurden, einen bestimmten „Fingerabdruck“ in dem von ihnen emittierten Infrarotlicht hinterlassen. Das gleiche Muster ist auch in ihren Gammaemissionen deutlich sichtbar. Die Verbindung stellt effektiv einen Zusammenhang bezüglich Blazaren über einen gewaltigen Bereich des elektromagnetischen Spektrums her.
Etwa 1.000 Fermi-Quellen sind in allen anderen Wellenlängen keinen bekannten Objekten zugeordnet. Astronomen vermuten, dass viele davon Blazare sind, aber es gibt nicht genug Informationen, um sie zu klassifizieren. Der Infrarot/Gamma-Zusammenhang führte die Autoren zu einer Suche nach neuen Blazar-Kandidaten unter WISE-Infrarotquellen, die innerhalb der unidentifizierten Gammastrahlungsquellen von Fermi liegen. Als die Forscher diesen Zusammenhang auf Fermis unbekannte Quellen anwandten, fanden sie rasch 130 potenzielle Blazare. Momentan gibt es Bemühungen, um die Natur dieser Objekte im Rahmen von Nachfolgestudien zu bestätigen und mit Hilfe der WISE-Verbindung nach weiteren Kandidaten zu suchen.
Das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) hat seinen Hauptsitz in Cambridge (Massachusetts) und ist ein Gemeinschaftsprojekt des Smithsonian Astrophysical Observatory und des Harvard College Observatory. Wissenschaftler aus sechs Forschungsabteilungen untersuchen hier den Ursprung, die Entwicklung und das endgültige Schicksal des Universums.
Quelle: https://www.cfa.harvard.edu/news/2016-19
(THK)
Antworten