Schwarzes Loch richtet Partikelstrahl direkt auf die Erde
Ein schwarzes Loch, das einen Teilchen-Jet Richtung Erde schickt, wird Blazar genannt. Forscher sind dem Phänomen mithilfe eines Nasa-Teleskops auf der Spur.
München – Im Universum gibt es zahlreiche Phänomene, die von der Forschung immer noch nicht ganz verstanden werden. Dazu gehören schwarze Löcher, die gewaltige Jets hochenergetischer Teilchen ins Weltall schleudern. Wenn einer dieser Strahlen direkt auf die Erde gerichtet ist, bezeichnet die Wissenschaft das schwarze Loch als Blazar. Dass die hochenergetischen Teilchen sich sehr schnell – beinahe mit Lichtgeschwindigkeit – bewegen, weiß die Forschung längst. Warum das so ist, ist jedoch noch ein großes Rätsel.
Um das Phänomen genauer zu erforschen, hat ein Team um die Astrophysikerin Laura Di Gesu das Nasa-Weltraumteleskop IXPE auf einen Blazar namens „Markarian 421“ ausgerichtet. „Markarian 421 ist ein alter Freund für Hochenergie-Astronomen“, erklärt Di Gesu, die Hauptautorin einer Studie ist, die im Fachjournal Nature Astronomy veröffentlicht wurde. „Wir waren uns sicher, dass der Blazar ein lohnendes Ziel für IXPE sein würde, doch die Entdeckungen übertreffen unsere höchsten Erwartungen“, freut sich die Forscherin.
Schwarzes Loch schickt Teilchenstrahl Richtung Erde
Die Strahlen eines Blazars wie Markarian 421 können sich über eine Strecke von mehreren Millionen Lichtjahren ausbreiten. Sie sind besonders hell, weil die Teilchen sehr schnell unterwegs sind und unterwegs eine große Menge an Energie abgeben. Tatsächlich können Blazare alle Sterne der Galaxie, in der sie sich befinden, überstrahlen. Was beängstigend klingt, bedeutet im Fall von Markarian 421 keine Gefahr für die Erde: Der Blazar befindet sich etwa 400 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, im Sternbild Großer Bär. Auch wenn sein Partikelstrahl auf die Erde zeigt – erreichen wird er sie nicht.
Um mehr über das charakteristische Phänomen der Blazare herauszufinden, untersuchte das Forschungsteam mithilfe von IXPE die Polarisation des Jet-Magnetfelds, also dessen Ausrichtung. Dabei fanden die Wissenschaftler eine Überraschung: Der Partikelstrahl, der von Markarian 421 ausgestrahlt wird, hat ein Magnetfeld, das eine Helix-Struktur aufweist. „Wir hatten erwartet, dass sich die Polariationsrichtung ändern könnte, aber wir dachten, dass große Rotationen aufgrund früherer optischer Beobachtungen vieler Blazare selten sein würden“, erklärt Mitautor Herman Marshall. „Also planten wir mehrere Beobachtungen des Blazars, wobei die erste eine konstante Polarisation von 15 Prozent zeigte“.
Teilchen-Jet eines Blazars hat Helix-Struktur
Bei der zweiten Beobachtung des Blazars schien die Polarisation auf null zu fallen. „Dann erkannten wir, dass die Polarisation etwa dieselbe war, nur die Richtung machte buchstäblich eine Kehrtwende und drehte sich innerhalb von zwei Tagen um fast 180 Grad“, so Marshall. „Bei der dritten Beobachtung, die einen Tag später begann, waren wir erneut überrascht, dass sich die Richtung der Polarisation weiterhin mit der gleichen Geschwindigkeit drehte.“
Was das Forschungsteam fast noch mehr überraschte, war die Tatsache, dass die Messungen im optischen, infraroten und Radio-Bereich keine Veränderung der Stabilität oder Struktur zeigten. Das Forschungsteam um Di Gesu und Marshall will nun weitere Beobachtungen an Markarian 421 und anderen Blazaren durchführen, um mehr über das neu entdeckte Phänomen zu erfahren. „Dank IXPE ist es eine aufregende Zeit für die Erforschung astrophysikalischer Jets“, so Di Gesu. (tab)