Wissenschaftliche Sensation: Bei einer Studie haben Forscher den Dynamikbereich von ALMA so stark erweitern können, sodass sie die Bereiche um den hellsten Punkt des Universums erkennen konnten. Auf den Aufnahmen machten sie eine bizarre Entdeckung.
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Als Quasar bezeichnet man den aktiven Kern einer Galaxie. Der Name leitet sich von der englischen Bezeichnung "quasi-stellar radio source" ab und bedeutet "sternenähnliche Radioquelle". 3C 273 im Sternbild Jungfrau ist der erste Quasar, der jemals entdeckt wurde. Mit Hilfe einer Spektralanalyse stellte Maarten Schmidt im Jahr 1963 fest, dass es sich bei dem leuchtenden Gebilde nicht um einen Stern handelt. Er gilt als hellster Quasar am Sternenhimmel und ist in einer klaren Nacht bereits mit einem guten Amateurteleskop als kleines leuchtendes Pünktchen zu erkennen. Zwar haben Wissenschaftler im Laufe der Jahrzehnte den lodernden Kern des Schwarzen Lochs ausgiebig untersucht, doch die Helligkeit von 3C 273 hat gravierende Nachteile: Die umgebende Wirtsgalaxie war dadurch bislang ein Rätsel. Nun gelang Wissenschaftlern derKogakuin-Universität in Japan in einer Studie jedoch der Durchbruch.
Quasar 3C 273: Wissenschaftler entdecken bizarre Radiostruktur um hellsten Punkt des Universums
Professor Shinya Komugi setzte Techniken zur Selbstkalibrierung und zur Subtraktion von Punktquellen ein, um ein besseres Bild mit dem Atacama Large Millimeter Array (ALMA) zu erhalten. Mit dieser Methode wurden die Auswirkungen der atmosphärischen Schwankungen der Erde auf das Teleskop korrigiert und der Austritt von Radiowellen aus 3C 273 in die Galaxie verringert. Dadurch konnten die Wissenschaftler einen Dynamikbereich von 85.000 erreichen, was einen ALMA-Rekord für extragalaktische Objekte darstellt. Normalerweise erreicht es einen Wert von 100.
Bei ihren Untersuchungen der Aufnahmen stießen die Forscher auf zwei bislang unbekannte Eigenschaften der Wirtsgalaxie von 3C 273. Sie entdeckten einen "astrophysikalischen Jet", ein Strom ionisierter Materie, der von Quasaren und schwarzen Löchern freigesetzt wird. Außerdem machten sie eine schwache Radioemission aus, die sich über Zehntausende Lichtjahre über die Galaxie erstreckt. Jedoch hat die Radioemission eine andere Quelle als der Jet. Stattdessen glauben die Forscher, dass diese ausgedehnte Radioemission von gasförmigem Wasserstoff in der Galaxie stammt, das direkt durch den Kern von 3C 273 angeregt wird. Es ist das erste Mal, dass ein solches Phänomen in einem so großen Maßstab beobachtet wurde. Diese Entdeckung könnte Auswirkungen auf die Frage haben, ob die Energie eines Quasar-Kerns stark genug sein kann, um die Fähigkeit einer Galaxie zur Sternbildung zu hemmen. Wasserstoffgas ist nämlich ein wesentlicher Bestandteil der Sternentstehung. Wird das Gas jedoch mit so intensivem Licht bestrahlt, dass es ionisiert wird, können keine Sterne entstehen.
Wenn Astronomen nach Anzeichen für diesen Prozess in der Nähe von Quasaren suchen, stützen sie sich für gewöhnlich auf den Nachweis des optischen Lichts, das vom ionisierten Gas ausgesendet wird. Das Problem bei diesem Ansatz ist jedoch, dass dieses Licht auf dem Weg zum Teleskop vom kosmischen Staub absorbiert wird. Dadurch ist es äußerst schwierig, genau zu bestimmen, wie viel Licht das Gas tatsächlich abgibt.
Kann ein Quasar die Entstehung von Sternen verhindern?
Im Gegensatz dazu werden die von den Forschern entdeckten Radiowellen durch relativ einfache Prozesse ausgestrahlt und nicht durch kosmischen Staub absorbiert. Dadurch ist es viel einfacher, die Menge des vom Kern von 3C 273 ionisierten Gases zu messen. Laut Komugi werden mindestens 7 Prozent des von dem Quasar ausgesandten Lichts von dem Gas in der umgebenden Galaxie absorbiert. Dabei entsteht ionisiertes Gas, dessen Masse etwa dem 10- bis 100-Milliardenfachen unserer Sonne entspricht. Allerdings, so das Team, scheint die Wirtsgalaxie von 3C 273 bereits vor der Entstehung von Sternen viel Wasserstoffgas enthalten zu haben, sodass dieser Prozess nicht durch den Quasar unterdrückt wurde. "Diese Entdeckung eröffnet einen neuen Weg zur Untersuchung von Problemen, die bisher mit Hilfe von Beobachtungen mit optischem Licht angegangen wurden", sagte Prof. Komug. "Indem wir die gleiche Technik auf andere Quasare anwenden, erwarten wir zu verstehen, wie sich eine Galaxie durch ihre Wechselwirkung mit dem zentralen Kern entwickelt." Die vollständigen Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift "The Astrophysical Journal" veröffentlicht.
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bua/sba/news.de