Zum ersten Mal wurde ein relativistischer Jet aus zwei kollidierenden Galaxien entdeckt, der sich mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegt!

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Ein Forschungsteam des Clemson University College of Science hat in Zusammenarbeit mit einem internationalen Team von Astronomen erstmals einen relativistischen Jet nachgewiesen, der aus zwei kollidierenden Galaxien austritt. Dies ist im Wesentlichen der erste fotografische Beweis dafür, dass verschmelzende Galaxien Jets geladener Teilchen erzeugen können, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegen. Darüber hinaus haben Wissenschaftler zuvor entdeckt, dass diese Jets in elliptischen Galaxien zu finden sind, die durch die Verschmelzung zweier Spiralgalaxien entstehen können. Jetzt gibt es zum ersten Mal ein klares Bild von Jets, die sich in zwei jüngeren Spiralgalaxien bilden.

„Zum ersten Mal haben wir zwei Spiral- oder Scheibengalaxien auf einem Kollisionspfad entdeckt, die im Zentrum einer von ihnen einen Gammastrahlen emittierenden relativistischen Jet erzeugen“, sagte Vaidehi Paglia, eine ehemalige Postdoktorandin an der Clemson University und Hauptautorin der im Astrophysical Journal veröffentlichten Studie. Zu den weiteren Autoren von Clemson gehören neben Paglia, der derzeit am Deutschen Elektronen-Synchrotron in Deutschland arbeitet, auch Associate Professor Marco Ajello, Professor Dieter Hartmann und Adjunct Professor Stefano Marchesi, alle in der Abteilung für Physik und Astronomie.

Die Tatsache, dass der entstandene Strahl so jung war, ermöglichte es den Forschern, den Ursprungsort klar zu erkennen. „Astronomen haben Galaxienkollisionen schon oft fotografiert, aber hier wurde erstmals die Verschmelzung zweier Galaxien eingefangen, bei der ein vollständig ausgebildeter Jet auf uns gerichtet ist, allerdings ein sehr junger Jet, der daher noch nicht hell genug ist.“ Normalerweise ist das Licht eines Jets so stark, dass wir die Galaxie dahinter nicht sehen können. Es ist, als würde Ihnen jemand mit einer hellen Taschenlampe in die Augen leuchten, wenn Sie versuchen, ein Objekt zu sehen. Sie können nur die Taschenlampe sehen.

Der Jet, den wir entdeckt haben, ist relativ klein, sodass wir tatsächlich die Galaxie sehen können, in der er geboren wurde. Jets gehören zu den stärksten astrophysikalischen Phänomenen im Universum und können in einer einzigen Sekunde mehr Energie ins Universum freisetzen, als unsere Sonne in ihrer gesamten Lebensdauer produziert. Diese Energie kommt in Form von Strahlung vor, beispielsweise in Form von intensiven Radiowellen, Röntgenstrahlen und Gammastrahlen. Jets sind außerdem die besten Beschleuniger im Universum, viel besser als die Supercollider, die wir auf der Erde haben (Beschleuniger, die in der Hochenergiephysikforschung eingesetzt werden).

Man geht davon aus, dass die Jets aus älteren elliptischen Galaxien stammen, die in ihrem Zentrum einen aktiven galaktischen Kern (AGN) haben, ein supermassereiches Schwarzes Loch. Zur Information: Wissenschaftler gehen davon aus, dass sich in allen Galaxien im Zentrum supermassereiche Schwarze Löcher befinden, dass es sich jedoch nicht bei allen Galaxienkernen um aktive Galaxienkerne handelt. Beispielsweise ist das massive Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße inaktiv. Wissenschaftler vermuten, dass aktive Galaxienkerne durch die Anziehung von Gas und Staub durch die Schwerkraft eines Akkretion genannten Prozesses größer werden.

Aber nicht die gesamte Materie sammelt sich im Schwarzen Loch an. Einige Partikel werden beschleunigt und in schmalen Strahlen als Jets nach außen ausgestoßen. Es ist schwierig, Gas aus einer Galaxie auszustoßen und ins Zentrum zu bringen. Etwas muss die Galaxie aufrütteln, damit das Gas dorthin gelangt. Die einfachste Möglichkeit für Galaxien, Gas zu bewegen, besteht in der Verschmelzung oder Kollision von Galaxien. Wenn genügend Gas bewegt wird, wird das supermassereiche Schwarze Loch extrem hell und könnte möglicherweise Jets bilden. Die Bilder des Forschungsteams zeigten diese beiden Galaxien, von denen eine die Galaxie Seyfert 1 mit der Bezeichnung TXS2116-077 ist.

Eine weitere Galaxie ähnlicher Masse, die aufgrund der auf dem Bild sichtbaren Gasmenge ein zweites Mal kollidierte. Irgendwann wird das gesamte Gas in den Weltraum ausgestoßen, und ohne Gas können in der Galaxie keine Sterne mehr entstehen, und ohne Gas werden die Schwarzen Löcher abgeschaltet und die Galaxie wird inaktiv. In Milliarden von Jahren wird unsere Milchstraße mit der Andromedagalaxie verschmelzen. Wissenschaftler haben detaillierte numerische Simulationen durchgeführt und vorhergesagt, dass dieses Ereignis letztendlich zur Bildung einer massereichen elliptischen Galaxie führen könnte.

Abhängig von den Materialbedingungen könnten relativistische Jets entstehen, dies liegt jedoch in ferner Zukunft. Das Forschungsteam hat dieses Bild mit einem der größten landgestützten Teleskope der Welt aufgenommen, dem 8,2-Meter-Optik-Infrarot-Teleskop von Subaru auf einem Berggipfel auf Hawaii. Anschließend wurden Beobachtungen mit dem Gran Telescopio Canarias und dem William Herschel Telescope auf der Insel La Palma vor der Küste Spaniens sowie mit dem Chandra X-ray Observatory-Weltraumteleskop der NASA durchgeführt.

Boco Park | Forschung/Von: Clemson University

Referenzzeitschrift: Astrophysik

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