Astronomen sehen erstmals Radiogalaxie im Gammalicht

   
Einem internationalen Team von Astrophysikern ist es erstmals gelungen, sehr hochenergetische Gammastrahlung von einem nahegelegenen aktiven Galaxienkern, der Radiogalaxie Centaurus A, nachzuweisen. Die schwache Strahlung wurde von den H.E.S.S.-Teleskopen in Namibia entdeckt, einem der empfindlichsten Instrumente der Hochenergieastrophysik.

Abb.: Multiwellenlängen-Aufnahme von Centaurus A im optischen, Submillimeter- und Röntgenbereich (ohne hochenergetische Gammastrahlung). (Bild: ESO/WFI (optisch); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (submillimeter); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (Röntgen))

Aktive Galaxien sind die energiereichsten Objekte im Universum; in ihrem Zentrum wird ein supermassives schwarzes Loch vermutet. In dessen Umgebung werden geladene Teilchen (Elektronen und Protonen) auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, die dann in Form gewaltiger Teilchenströme, sogenannter Jets, in entgegengesetzte Richtungen herausschießen. Centaurus A im Sternbild Zentaur ist eine der hellsten Galaxien an unserem Nachthimmel und zugleich die nächstgelegene Radiogalaxie mit einem aktiven Kern. Diese Nähe ermöglicht einzigartige Studien des aktiven Galaxienkerns und seiner Umgebung. Centaurus A nimmt am Himmel eine Fläche ein, die mehr als 100 Mal so groß ist wie der Vollmond - allerdings leuchtet diese ausgedehnte Struktur nur im Radiobereich, während mit dem bloßen Auge nur die Galaxie selbst sichtbar ist.

Die Teleskope des High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) in Namibia haben nun zum ersten Mal hochenergetische Gammastrahlung von Centaurus A beobachtet. H.E.S.S. besteht aus vier identischen Teleskopen mit einem Spiegeldurchmesser von 13 m und wird von einer internationalen Kooperation unter Federführung des Max-Planck-Instituts für Kernphysik in Heidelberg betrieben. Ultraschnelle Kameras registrieren die schwachen blauen Lichtblitze, die ausgesandt werden, wenn Gammaquanten in der Erdatmosphäre absorbiert werden und Kaskaden von subatomaren Teilchen, sogenannte Teilchenschauer, erzeugen.

Die von Centaurus A nachgewiesene hochenergetische Gammastrahlung ist so schwach, dass mehr als 100 Stunden Beobachtungszeit notwendig waren, um ein Bild zu erhalten. Die Strahlung kommt aus Richtung des Zentrums der Galaxie und den inneren Regionen der Jets. Mit den bisherigen Daten lässt sich die genaue Herkunft der Strahlung aber noch nicht ermitteln. Diese Gammastrahlung ist eine Billion Mal energiereicher als sichtbares Licht und entsteht vermutlich, wenn die in der Umgebung eines schwarzen Lochs extrem beschleunigten Teilchen anschließend mit Strahlungsfeldern oder der umgebenden Materie reagieren.

Die Entdeckung hochenergetischer Gammastrahlung von Centaurus A wirft die Frage auf, ob die Emission von Gammastrahlung vielleicht eine grundlegende Eigenschaft aller aktiven Galaxienkerne ist. Um diese Frage zu beantworten, sind weitere Beobachtungen von Centaurus A und anderer aktiver Galaxienkerne notwendig. Sollte das der Fall sein, könnten zukünftige Instrumente mit höherer Empfindlichkeit weitaus mehr Quellen entdecken als bisher angenommen und so zur Aufklärung der zugrunde liegenden Prozesse beitragen.

Ein großes Teleskop mit 30 m Spiegeldurchmesser zur Erweiterung von H.E.S.S. ist schon im Aufbau und soll 2010 die Beobachtungen aufnehmen. Für die weitere Zukunft ist außerdem das europäische Projekt Cherenkov Telescope Array (CTA) geplant. Dabei handelt es sich um ein Observatorium für hochenergetische Gammastrahlung, das aus etwa 100 Teleskopen besteht und eine zehn Mal höhere Empfindlichkeit im Vergleich zu bestehenden Instrumenten erreicht.

Max-Planck-Institut für Kernphysik


Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  F. Aharonian et. al.: Discovery of very high energy γ-ray emission from Centaurus A with H.E.S.S., ApJ 695 L40-L44 (2009)
  http://www.iop.org/EJ/abstract/1538-4357/695/1/L40
• H.E.S.S. Experiment Homepage:
  http://www.mpi-hd.mpg.de/hfm/HESS/
  

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