Gammastrahlen-Gruß aus der Halbzeit des Universums

18. Dezember 2015, 17:59
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Die Ausbrüche des Quasars PKS 1441+25 ermöglichen Astronomen neue Erkenntnisse über die Ära vor 7,6 Milliarden Jahren

München – Mit Bezeichnungen für das Alter des Universums ist das so eine Sache. Wenn man die unfassbar langen Lebensspannen von Weißen Zwergen in Betracht zieht, dann liegt das Universum mit seinen bisher etwa 13,8 Milliarden Jahren immer noch sehr nahe am Urknall.

Wenn man aber nicht aus der zukünftigen Ära, in der die letzten Weißen Zwerge verlöschen werden, zurückblickt, sondern aus der Gegenwart, dann kann man die Ära vor 7,6 Milliarden Jahren, aus der das Max-Planck-Institut für Physik nun eine aktuelle Beobachtung meldet, als das "Mittelalter" des Universums bezeichnen.

Der Quasar

Und zwar beobachteten Forscher mit dem MAGIC-Teleskop auf La Palma hochenergetische Gammastrahlen beim 7,6 Milliarden Lichtjahre entfernten Quasar PKS 1441+25. Dieser zählt zu den etwa zehn Prozent aktiver Galaxien im Universum, die mehr Licht produzieren, als sich allein mit der Helligkeit von Sternen und Staub erklären ließe. In ihrem Zentrum befindet sich ein supermassereiches Schwarzes Loch, das fast eine Milliarde Mal schwerer ist als die Sonne.

Solche Schwarzen Löcher üben eine enorme Gravitationskraft auf die Materie in ihrer Umgebung aus. Bevor diese vom Schwarzen Loch verschluckt wird, kreist sie als hell leuchtende Scheibe um den aktiven Kern. PKS 1441+25 gehört außerdem zur Klasse der extrem hellen Quasare: Bei diesen Objekten werden Elementarteilchen als Jets ins All geschleudert. Im Fall von PKS1441+25 zeigt der Jet in Richtung Erde.

Unterschiedlich starke Aktivität

"Außer PKS 1441+25 kennen wir nur eine weitere so weit entfernte aktive Galaxie, bei der Gammastrahlen zu entdecken waren", sagt Max-Planck-Forscher Razmik Mirzoyan, Sprecher des MAGIC-Verbundes. Die Beobachtung von PKS 1441+25 zeigte, dass die Aktivität des Quasars äußerst variabel ist: Die energiereichsten Gammastrahlen-Emissionen lagen bei 250 Gigaelektronenvolt – diese Ausbrüche waren bis zu 100 Mal stärker als das sonst beobachtete Gammastrahlenprofil.

Warum es zu solchen Schwankungen kommt, ist noch vollkommen unbekannt. Allerdings konnten die Wissenschafter beobachten, dass der Ursprung der extrem heftigen Ausbrüche viele Milliarden Kilometer vom aktiven Kern entfernt liegt, während die anderen Emissionen viel näher am Schwarzen Loch entstehen.

Der Nebel des Universums

Für die Astronomen ist besonders interessant, dass der Quasar neue Informationen über besagtes "Mittelalter" des Universums bietet. Der Kosmos ist angefüllt mit diffusem extragalaktischen Hintergrundlicht, das letztlich von allen Sternen und Galaxien stammt, die je existierten. Wenn Gammastrahlen auf Photonen dieses diffusen Nebels treffen, wandeln sie sich in ein Elektron und ein Positron um – und sind damit für die Beobachtung verloren. Je dichter der Photonendunst, umso mehr Gammastrahlen werden vom Hintergrundlicht geschluckt.

"Für die exakte Bestimmung des extragalaktischen Hintergrundlichts sind Gammastrahlen weit entfernter Objekte erforderlich", sagt Mirzoyan. "Mit PKS 1441+25 haben wir jetzt eine Gammaquelle 'erwischt’, die zweimal so weit entfernt ist wie bisher untersuchte Objekte. Damit haben wir unsere bisherige Rekord-Beobachtungsreichweite aus dem Jahr 2007 verdoppelt und erhalten Auskunft über den Zustand des Universums vor 7,6 Milliarden Jahren." (red, 18. 12. 2015)

  • Die Entwicklung des Universums im Überblick. Der Quasar PKS 1441+25 nimmt eine interessante Mittelposition ein.
    illustration: nasa goddard space flight center/magic

    Die Entwicklung des Universums im Überblick. Der Quasar PKS 1441+25 nimmt eine interessante Mittelposition ein.

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