Forscher lösen altes rätsel: gewaltiger strahlenausbruch: teleskope zeichnen weltraum-phänomen auf

Ein Artikel über Adam Burchardt, Jamie Vicary, Gaston Tarry und über Leonhard Eulers und Indian Institute of Technology Madras, University of Cambridge, Physical Review Letters, Samuel Velasco und über Schweizer Mathematiker Leonhard Euler und Termen, Chennai als auch über Polska, entdeckt auf spektrum.de.

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Forscher lösen altes Rätsel: Gewaltiger Strahlenausbruch: Teleskope zeichnen Weltraum-Phänomen auf

Astronomen gelang eine außergewöhnliche Aufnahme: Gerade rechtzeitig gelang es ihnen, ein Röntgen-Weltraumteleskop so auszurichten, dass es einen der größten bekannten Röntgenstrahlenausbrüche aufzeichnete. Anhand der Daten lösten die Forscher ein altes Rätsel ihrer Zunft.

• Zwei Weltraumteleskope registrierten 2014 den bislang stärksten Strahlungsausbruch.
• Seitdem kennen Forscher die Ursache solcher Phänomene im Weltraum.
• Die Korona verhält sich wie eine Glühbirne.

Es war einer der stärksten bekannten Strahlungsausbrüche, den das Röntgen-Weltraumteleskop Swift der US-Raumfahrtbehörde Nasa im September 2014 registrierte. Er stammte aus dem Zentrum einer Galaxie mit der Katalogbezeichnung Markarian 335, die 324 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Pegasus steht.

Swift-Projektleiter Luigi Gallo von der Saint Mary's University im kanadischen Halifax entdeckte das Ereignis. Für Nachbeobachtungen forderte er die Unterstützung eines weiteren Weltraumteleskops der Nasa namens Nustar an. Dessen Projektforscher unterbrachen ein laufendes Beobachtungsprogramm und richteten Nustar nach wenigen Tagen auf Markarian 335. So konnten sie die zweite Hälfte des Ausbruchs verfolgen, bis sich die Strahlenflut abschwächte und allmählich verebbte.

Supermassive Schwarze Löcher fangen Licht auf

Die dabei gesammelten Daten halfen den Astronomen, ein altes Rätsel ihrer Zunft zu lösen. Bis dahin hatten sie nur vage Vorstellungen von den Ursachen solcher Ausbrüche. Jetzt aber konnten sie zwischen zwei konkurrierenden Modellen unterscheiden und so die wahrscheinlichste Theorie herausfiltern.

Die energiereiche Strahlung ging von einem supermassiven schwarzen Loch im Zentrum der fernen Sterneninsel aus. Früher war es eine der hellsten Quellen von Röntgenstrahlung im All. „Im Jahr 2007 aber geschah etwas Seltsames: Markarian 335wurde um den Faktor 30 schwächer“, erklärt Gallo. „Wir fanden zwar heraus, dass es auch weiterhin eruptive Ausbrüche gab, aber sie erreichten nicht mehr die frühere Stabilität und Intensität.“ Daraufhin startete ein Kollege von Gallo mit Swift ein Überwachungsprogramm für Markarian 335.

Supermassive Schwarze Löcher strahlen nicht selbst. Ihre Schwerkraft ist so stark, dass ihnen kein Lichtteilchen entkommt. Vielmehr fangen sie interstellares Gas und Staub aus ihrer Umgebung ein, die sich beim Einsturz in Scheiben ansammeln. Diese so genannten Akkretionsscheiben wirbeln rasend schnell um die Schwerkraftmonster. Durch Reibung erhitzt sich die Materie darin so stark, dass sie regelrecht zu glühen beginnt und Licht in allen Wellenlängen aussendet - darunter auch im Röntgenbereich. Die Akkretionsscheiben sind also die eigentlichen Strahlungsquellen.

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Koronen können in zwei verschiedenen Zusammenstellungen vorliegen

Daneben gibt es eine weitere Quelle: Die so genannte Korona. Sie besteht aus hochenergetischen Partikeln, die Röntgenlicht aussenden. Wie dies genau geschieht, und wie eine Korona entsteht, war bislang indes unklar. Die Daten von Swift und NuSTAR zeigten jedoch, dass die Röntgenausbrüche von Markarian 335 entstehen, wenn das zentrale Schwarze Loch der Galaxie Teilchen aus der Korona davon schleudert.

„Dies ist das erste Mal, dass wir das Wegfliegen der Korona mit einem Ausbruch in Verbindung bringen können“, sagt der Astrophysiker Dan Wilkins, der ebenfalls an der Saint Mary's University forscht. „Es hilft uns zu verstehen, wie supermassive Schwarze Löcher einige der energiereichsten Phänome im Universum hervorbringen.“ Wilkins ist Hauptautor der Entdeckungsstudie, die im Fachjournal „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ erscheint.

Bisherige Simulationen ergaben, dass Koronen in zwei verschiedenen Konfigurationen vorliegen können. Beim „Laternenmast-Modell“ treten sie als kompakte Lichtquellen auf, ähnlich wie Glühbirnen, die an den Polen eines Schwarzen Lochs sitzen. Die Alternative ist das „Sandwich-Modell“. Hier umgibt die Korona das zentrale Objekt als eine diffuse Wolke, oder sie liegt über und unter der Akkretionsscheibe, so wie zwei Brotscheiben beim Sandwich den Belag einhüllen.