Supermassives Schwarzes Loch feuert hochenergetischen Strahl direkt auf die Erde ab

Eine NASA-Mission beobachtete ein supermassives Schwarzes Loch, das aus einer Entfernung von 400 Millionen Lichtjahren einen hochenergetischen Strahl auf die Erde richtete.

Simulation von Markarian 421, der einen hochenergetischen Strahl aussendet. Foto: NASA/Pablo Garcia

Aktive supermassereiche Schwarze Löcher sind von rotierenden Akkretionsscheiben umgeben, die sie mit Materie versorgen. Ein Teil der Materie, die sie nicht verschlingen können, wird zu den Polen transportiert und dort mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ausgestoßen. Dieser Prozess erzeugt extrem helle, hochenergetische elektromagnetische Strahlung. In manchen Fällen, wie dem kürzlich von der NASA beobachteten, ist der Strahl direkt auf die Erde gerichtet – ein Phänomen, das als Blazar bezeichnet wird, berichtete Live Science am 30. Juli.

Der Blazar Markarian 421 befindet sich im Sternbild Großer Bär und wurde von der NASA-Mission IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) beobachtet, die im Dezember 2021 gestartet wurde. IXPE misst die sogenannte Polarisation von Magnetfeldern, die deren Richtung angibt. Die Polarisation des von Markarian 421 ausgestoßenen Jets zeigt, dass der Bereich des Jets, in dem die Teilchen beschleunigt werden, ebenfalls ein Magnetfeld mit einer verdrillten Struktur aufweist.

Blazare erstrecken sich über Millionen von Lichtjahren durch den Weltraum, doch die Mechanismen ihrer Entstehung sind noch nicht vollständig erforscht. Die neuen Erkenntnisse zu Markarian 421 könnten jedoch dazu beitragen, dieses kosmische Phänomen besser zu verstehen, so Laura Di Gesù, Astrophysikerin bei der italienischen Raumfahrtagentur und Hauptautorin der Studie.

Der Hauptgrund für die extreme Helligkeit der Jets aktiver supermassereicher Schwarzer Löcher liegt darin, dass die Teilchen sich der Lichtgeschwindigkeit annähern, enorme Energien freisetzen und gemäß Einsteins spezieller Relativitätstheorie verhalten. Die Jets werden zusätzlich dadurch verstärkt, dass ihre Flugbahn zur Erde die Wellenlänge des Lichts verlängert und somit sowohl Frequenz als auch Energie erhöht. Dadurch können Blazare heller leuchten als alle Sterne der Galaxie zusammen. Das IXPE nutzt dieses Licht nun, um die physikalischen Prozesse im Zentrum des Jets von Markarian 421 zu kartieren und die Quelle des leuchtenden Strahls zu identifizieren.

Die Analyse der IXPE-Daten zeigte, dass die Polarisation des Strahls bei den ersten beiden Messungen auf 0 % abfiel. Das Team stellte fest, dass das rotierende Magnetfeld einem Korkenzieher ähnelte. Messungen der elektromagnetischen Strahlung im optischen, infraroten und Radiobereich hatten keinen Einfluss auf die Stabilität oder Struktur des Strahls. Dies bedeutet, dass sich die Stoßwellen entlang der verdrillten Magnetfelder von Markarian 421 ausbreiteten. Die neuen Erkenntnisse liefern den bisher deutlichsten Beweis dafür, dass die verdrillten Magnetfelder zu den Stoßwellen beitragen, die die Teilchen im Strahl beschleunigen.

Das Team plant, Markarian 421 weiter zu erforschen und andere Blazare mit ähnlichen Eigenschaften zu identifizieren, um den Mechanismus hinter diesem Phänomen zu verstehen.

An Khang (laut Live Science )

Quellenlink: https://vnexpress.net/sieu-ho-den-ban-thang-chum-tia-nang-luong-cao-vao-trai-dat-4635870.html