Aufgenommenes Bild des „Auges von Sauron“, das direkt auf die Erde leuchtet

Das Jahrzehnte alte Neutrino-Mysterium

Bei dem beobachteten Objekt handelt es sich um PKS 1424+240, einen Blazar, der als hellste jemals bekannte Neutrinoquelle gilt. Er wurde zuvor vom IceCube-Neutrino-Observatorium entdeckt und emittierte extrem energiereiche Neutrinos. Außerdem leuchtete er hell mit Gammastrahlen, die vom erdgebundenen Tscherenkow-Teleskop aufgezeichnet wurden.

Das Paradoxe liegt jedoch darin, dass sich der Radiojet von PKS 1424+240 zu langsam bewegt, was der langjährigen Hypothese widerspricht, dass nur Hochgeschwindigkeitsjets eine so starke Strahlung erzeugen können.

Nhìn vào bên trong nón tia plasma của blazar PKS 1424+240 bằng kính viễn vọng vô tuyến của Mảng Đường cơ sở Rất dài (VLBA). Nguồn: NSF/AUI/NRAO/B. Saxton/YY Kovalev và cộng sự.

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 bislang detaillierteste Bild des Blazarjets rekonstruiert. Die Ergebnisse zeigen eine nahezu perfekte toroidale Magnetfeldstruktur, die wie eine Spiralfeder wirkt und Teilchen auf ihre maximale Energie treibt – was sowohl die hochenergetischen Neutrinos als auch die Gammastrahlen erklärt, die aus dieser Quelle ausbrechen.

„Als wir das Bild rekonstruierten, war es absolut atemberaubend. So etwas hatten wir noch nie gesehen – einen nahezu perfekten magnetischen Torus mit einem Jet, der direkt auf uns gerichtet ist“, 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 zeigt. „Diese Ausrichtung erhöht die Helligkeit um den Faktor 30 oder mehr. Gleichzeitig scheint sich der Jet langsam zu bewegen – eine klassische optische Täuschung“, sagte Co-Autor Jack Livingston vom MPIfR.

“Mắt Sauron” — một hình ảnh ấn tượng về luồng plasma trong blazar PKS 1424+240, nhìn trực diện. Luồng plasma này được bao quanh bởi một từ trường hình xuyến gần như hoàn hảo (hình ảnh màu cam). Nhờ thuyết tương đối hẹp, các tia gamma và neutrino năng lượng cao được chiếu mạnh về phía Trái Đất, mặc dù luồng plasma này trông có vẻ di chuyển chậm từ góc nhìn của chúng ta. Nguồn: YY Kovalev và cộng sự.

„Das Auge Saurons“ – ein eindrucksvolles Bild 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 in das Herz des Blazars blicken“ und die Magnetfeldstruktur im Kern, wo sich die Plasmaströme bilden und beschleunigt werden, direkt beobachten.

Die Antwort auf ein kosmisches Mysterium

Mithilfe der polarisierten Radiosignale konnte das Team das Magnetfeld kartieren und die Spiralstruktur enthüllen, die eine Schlüsselrolle bei der Entstehung und Aufrechterhaltung des Plasmas spielt. Damit konnten die Wissenschaftler erstmals bestätigen, dass Galaxienkerne, die mit supermassereichen Schwarzen Löchern interagieren, nicht nur Elektronen, sondern auch Protonen beschleunigen – die Quelle der bisher umstrittenen hochenergetischen Neutrinos.

„Die Lösung dieses Rätsels bestätigt, dass aktive Galaxienkerne die stärksten kosmischen Beschleuniger sind. Sie sind in der Lage, sowohl Elektronen als auch Protonen mit Energien zu erzeugen, die weit über die Kapazitäten künstlicher Beschleuniger auf der Erde hinausgehen“, betonte Kovalev.

Die Entdeckung markiert zugleich einen großen Erfolg für das MOJAVE-Programm, ein jahrzehntelanges Projekt zur Verfolgung von Jets von Schwarzen Löchern mithilfe von VLBAs. Mithilfe einer Technik namens Very Long Baseline Interferometry (VLBI), die Radioteleskope weltweit zu einem „virtuellen Teleskop“ von der Größe der Erde verbindet, erreichte das Team eine beispiellose astronomische Auflösung.

„Zu Beginn des Projekts klang der Nachweis einer direkten Verbindung zwischen Jets weit entfernter Schwarzer Löcher und kosmischen Neutrinos wie Science-Fiction. Dank dieser Beobachtungen ist er nun Realität“, 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 stellt einen Meilenstein in der Multi-Messenger-Astronomie dar – bei der 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