15.07.2021

Teilchenstrahlen auf der Spur

DFG-Forschungsgruppe widmet sich energiereichen Jets von schwarzen Löchern.

Schwarze Löcher befinden sich im Zentrum fast aller Galaxien. Sie haben eine riesige Masse und ziehen Materie, Gas und sogar Licht an. Solche Schwarzen Löcher können immense Energie, die ursprünglich in ihrer Rotation oder der potentiellen Energie aufgesammelter Materie gespeichert war, in Form von Jets freisetzen – gebündelte Plasmastrahlen, die Teilchen auf ungeheure Energien beschleunigen und aus dem Zentrum der Galaxie mit nahezu Licht­geschwindigkeit ausstoßen. Solche Jets können mehrere hunderttausend Lichtjahre weit ins Weltall reichen und helle Radio-, Röntgen- und Gamma­strahlung aussenden.

 

Abb.: Beobachtungen (rechts) und theoretische Modellierungen (links) von Jets...
Abb.: Beobachtungen (rechts) und theoretische Modellierungen (links) von Jets werden kombiniert auf kleinsten und größten Skalen. (Bild: Collage: M. Kadler; Einzelbilder: C. Fromm, JMU / A. Baczko, MPIfR / R. Perley, W. Cotton, NRAO, AUI, NSF)

Jets stellen die Wissenschaft noch vor viele Rätsel: Woraus bestehen sie? Wie werden sie in der unmittelbaren Umgebung super­massereicher schwarzer Löcher gestartet? Welche Prozesse sind für ihre hochenergetische Strahlung verantwortlich, und welche Wechselwirkungen gibt es mit der Mutter­galaxie? Solche Fragen sollen in der neuen Forschungsgruppe „Relativistische Jets in aktiven Galaxien“ geklärt werden – mithilfe von Theorie, Modellierung, Beobachtung und Interpretation.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert die Gruppe mit 3,6 Millionen Euro innerhalb der nächsten vier Jahre (mit der Möglichkeit der Fortsetzung in einer zweiten Förderphase über weitere vier Jahre). Sprecher der Gruppe ist der Astrophysik-Professor Matthias Kadler von der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg.

An der JMU sind neben Matthias Kadler auch Karl Mannheim, Sara Buson und Christian Fromm beteiligt. Weitere Projekte sind an den Universitäten Hamburg, Heidelberg, Erlangen-Nürnberg, am Leibniz-Institut für Astrophysik in Potsdam sowie an den Max-Planck-Instituten für Astronomie und Radio­astronomie in Heidelberg und Bonn angesiedelt.

Die Forscher haben sich das ambitionierte Ziel gesetzt, ein Konkordanzmodell der Jets zu entwickeln. Erreicht werden soll dies durch eine Überwindung der historisch gewachsenen Trennungen zwischen verschiedenen wissenschaftlichen Zugängen zur Problemstellung, zum Beispiel, indem Beobachtungen und theoretische Modellierung stärker als bisher miteinander koordiniert werden.

„Beeindruckende Durchbrüche in der beobachtenden Astronomie und Astroteilchen­physik der letzten Jahre haben Jets noch weiter in den Fokus der modernen Forschung gerückt,“ erklärt Matthias Kadler. „Gleichzeitig haben theoretische und numerische Modellierungen enorme Fortschritte gemacht. In unserer Forschungs­gruppe wird dies erstmals in dieser Form und Breite zusammen­geführt.“

JMU / DE

 

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