Das jahrzehntelange Neutrino-Rätsel
Bei dem beobachteten Objekt handelt es sich um PKS 1424+240, einen Blazar, der als hellste bekannte Neutrinoquelle identifiziert wurde. Er wurde zuvor vom IceCube-Neutrino-Observatorium als Emittent extrem hochenergetischer Neutrinos nachgewiesen und leuchtete zudem hell mit Gammastrahlen, die vom bodengebundenen Tscherenkow-Teleskop aufgezeichnet wurden.
Das Paradoxon liegt jedoch darin, dass sich der Radiojet von PKS 1424+240 so langsam bewegt, was der langjährigen Hypothese widerspricht, dass nur Hochgeschwindigkeitsjets eine so starke Strahlung erzeugen können.
Ein Blick in den Plasmakegel des Blazars PKS 1424+240 mit dem Radioteleskop Very Long Baseline Array (VLBA). Bildnachweis: NSF/AUI/NRAO/B. Saxton/YY Kovalev et al.
Nach 15 Jahren kontinuierlicher Beobachtungen mit dem Very Long Baseline Array (VLBA) haben Wissenschaftler das bisher detaillierteste Bild des Jets des Blazars rekonstruiert. Die Ergebnisse zeigen eine nahezu perfekte toroidale Magnetfeldstruktur, die wie eine gespannte Feder wirkt und Teilchen zu ihren maximalen Energien beschleunigt – was sowohl die hochenergetischen Neutrinos als auch die Gammastrahlen erklärt, die von dieser Quelle ausgestoßen werden.
„Als wir das Bild rekonstruierten, war es absolut atemberaubend. Wir hatten noch nie so etwas gesehen – einen nahezu perfekten magnetischen Torus mit einem Jet, der direkt auf uns gerichtet war“, sagte der Forscher Yuri Kovalev, Hauptautor der Studie und MuSES-Projektleiter am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR).
Wie das Team erklärt, wird das Licht des Jets durch relativistische Effekte stark verstärkt, da er fast direkt auf die Erde gerichtet ist. „Diese Ausrichtung erhöht seine Helligkeit um das 30-fache oder mehr. Gleichzeitig scheint sich der Jet langsam zu bewegen – eine klassische optische Täuschung“, so Mitautor Jack Livingston (MPIfR).
„Das Auge Saurons“ – eine beeindruckende Aufnahme des Plasmas im Blazar PKS 1424+240, frontal betrachtet. Das Plasma ist von einem nahezu perfekten toroidalen Magnetfeld umgeben (orangefarbenes Bild). Dank der speziellen Relativitätstheorie werden hochenergetische Gammastrahlen und Neutrinos stark auf die Erde gerichtet, obwohl sich das Plasma aus unserer Perspektive langsam zu bewegen scheint. Bildnachweis: YY Kovalev et al.
Dies bietet eine äußerst seltene Gelegenheit: Wissenschaftler können „direkt ins Herz des Blazars blicken“ und die Magnetfeldstruktur im Kern, wo sich die Plasmaströme bilden und beschleunigt werden, unmittelbar beobachten.
Die Antwort auf ein kosmisches Rätsel
Die polarisierten Radiosignale halfen dem Team, das Magnetfeld zu kartieren und die Spiralstruktur sichtbar zu machen, die eine Schlüsselrolle bei der Entstehung und Aufrechterhaltung des Plasmas spielt. Dadurch konnten Wissenschaftler erstmals bestätigen, dass Galaxienkerne, die mit supermassereichen Schwarzen Löchern interagieren, nicht nur Elektronen, sondern auch Protonen beschleunigen – die Quelle der zuvor umstrittenen hochenergetischen Neutrinos.
„Die Lösung dieses Rätsels bestätigt, dass aktive Galaxienkerne die leistungsstärksten kosmischen Beschleuniger sind, die in der Lage sind, sowohl Elektronen als auch Protonen mit Energien zu erzeugen, die weit über die Fähigkeiten von künstlichen Beschleunigern auf der Erde hinausgehen“, betonte Kovalev.
Die Entdeckung stellt auch einen bedeutenden Erfolg für das MOJAVE-Programm dar, ein jahrzehntelanges Projekt zur Beobachtung von Jets aus Schwarzen Löchern mithilfe von VLBAs. Durch die Anwendung der Very Long Baseline Interferometry (VLBI) – einer Technik, die Radioteleskope rund um den Globus zu einem „virtuellen Teleskop“ von Erdgröße verbindet – erreichte das Team eine beispiellose astronomische Auflösung.
„Als das Projekt begann, klang der Nachweis eines direkten Zusammenhangs zwischen Jets von fernen Schwarzen Löchern und kosmischen Neutrinos nach Science-Fiction. Dank dieser Beobachtungen ist dies nun Realität geworden“, sagte Professor Anton Zensus, Direktor des MPIfR und Mitbegründer von MOJAVE.
Diese Entdeckung stärkt die Verbindung zwischen spiralförmigen Magnetfeldern, relativistischen Jets, hochenergetischen Neutrinos und Gammastrahlen und markiert einen Meilenstein in der Multi-Messenger-Astronomie – wo verschiedene Arten kosmischer Signale (Licht, Neutrinos, Gravitationswellen) kombiniert werden, um die extremsten Phänomene im Universum zu entschlüsseln.
Quelle: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/chup-duoc-hinh-anh-con-mat-cua-sauron-chieu-thang-ve-trai-dat/20250821040221998
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