Quasare sind Galaxien mit massereichen Schwarzen Löchern in ihren Kernen. In der Umgebung des Kerns eines Quasars wird so viel Energie freigesetzt, dass er viel heller leuchtet als der Rest der gesamten Galaxie. Ein Großteil dieser Strahlung wird in Form von Radiowellenlängen emittiert, erzeugt von Elektronen, die mit annähernd Lichtgeschwindigkeit aus dem Kern ausgestoßen werden und oft bipolare Jets bilden, die hunderttausende Lichtjahre lang sind. Die schnellen, geladenen Teilchen können auch Photonen streuen und deren Energien in den Röntgenbereich steigern.
Aber sogar nach über zwei Jahrzehnten der Forschung gibt es immer noch keine eindeutige Schlussfolgerung, welcher physikalische Mechanismus tatsächlich für die Röntgenemissionen verantwortlich ist. In energiereicheren Quasaren scheint es so, dass dieser Streuungsprozess dominiert. In Jets mit geringerer Energie deuten die Emissionsmerkmale jedoch darauf hin, dass die Röntgenemissionen von Magnetfeldeffekten dominiert werden und nicht von Streuungsprozessen.
Der Hauptautor einer neuen Abhandlung über den bemerkenswerten Jet des Quasars 4C+19.44 ist der Astronom Dan Harris vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (Cf), der im Dezember 2015 nach einer langen und produktiven Karriere leider verstarb. Seine Projekt-Kollegen vom CfA, Dan Schwartz, Nicholas Lee und Aneta Siemiginowska, arbeiteten mit einem internationalen Team zusammen, um die Forschungsarbeit abzuschließen.
Die Wissenschaftler führten eine detaillierte, hochauflösende Untersuchung des geraden, 300.000 Lichtjahre langen Jets in diesem Quasar durch. Dafür nutzten sie Daten mehrerer Wellenlängenbereiche von den Weltraumteleskopen Chandra (Röntgenstrahlung), Spitzer (Infrarotstrahlung) und Hubble (sichtbares Licht), sowie Radiodaten des Very Large Array.
Die Kombination der Beobachtungen in mehreren Wellenlängenbereichen mit hoher räumlicher Auflösung ermöglichte dem Team, die Eigenschaften der Emissionen in zehn einzelnen Knoten entlang des Jets zu messen. Die Forscher stellten fest, dass sowohl die Magnetfeldstärke als auch die Teilchengeschwindigkeiten auf der gesamten Länge des Jets bemerkenswert konstant sind – zumindest wenn man voraussetzt, dass der Streuungsprozess dominiert. Aber die Wissenschaftler können magnetische Effekte als Ursache eines Teils der Röntgenemissionen nicht ausschließen.
Sie schlussfolgern allerdings, dass für den Fall, dass magnetische Prozesse aktiv sind, alle dazu beitragenden Elektronen zu einer separaten Population gehören müssen, die sich von jenen Elektronen unterscheidet, welche den Streuungsprozess dominieren.
Abhandlung: „A Multi-band Study of the Remarkable Jet in Quasar 4C+19.44“ von D. E. Harris, N. P. Lee, D. A. Schwartz, A. Siemiginowska, F. Massaro, M. Birkinshaw, D. M. Worrall, C. C. Cheung, J. M. Gelbord, Svetlana G. Jorstad, Alan P. Marscher, H. Landt, H. Marshall, E. S. Perlman, L. Stawarz, Y. Uchiyama und C. M. Urry, ApJ 846, 119, 2017
(THK)
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