Die meisten Galaxien bilden sich um massereiche Schwarze Löcher herum. Während viele dieser Schwarzen Löcher fügsam sind, wie das im Zentrum der Milchstraße, sind einige gewalttätig – sie ziehen umgebende Materie an und schleudern helle Strahlen hochenergetischer Teilchen in den Weltraum.
Anhand von Daten, die vom X-Ray Image Polarimetry Explorer (IXPE), einem Ende 2021 gestarteten Weltraumobservatorium, gesammelt wurden, liefert ein Forscherteam nun eine Erklärung für die signifikante Beleuchtung dieser Elemente. Plasma rühmt sich: Elektronen (subatomare Teilchen) werden durch Stoßwellen angeregt, die sich mit Überschallgeschwindigkeit vom Schwarzen Loch wegbewegen.
Die Forscher untersuchten einen seltsamen Organismus, A Blazar, befindet sich im Zentrum einer großen elliptischen Galaxie – Markarian 501, etwa 460 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt.
Estes Blazaris Es wird von einer Gruppe von Quasaren angeführt Schwarze Borakos Supermassereich, wiederum angetrieben von Gas und anderer Materie, die sich im Zentrum von Galaxien befindet. Sie sind Blazaris Sie schießen zwei Partikeljets in entgegengesetzte Richtungen in den Weltraum und sind so positioniert, dass einer dieser Jets auf die Erde zuzusteuern scheint (aber nur aus unserer Sicht).
„Betriebssystem Blazaris Es ist eines der hellsten Objekte im sichtbaren Universum. Und sie haben die größten und gefährlichsten Schwarzen Löcher. Alles was drumherum passiert Blazaris sagte Yannis Liudakis vom Finnischen Zentrum für Astronomie, Leiter der jetzt veröffentlichten Arbeit Wissenschaftliche Zeitschrift Natur.
Wissenschaftler haben lange versucht zu verstehen, wie diese Flugzeuge gestartet wurden Blazaris Sie werden sehr leuchtend und wie sich die Teilchen in diesen Lichtstrahlen verhalten – das sind die Jets, die eine Million Lichtjahre entfernt sind.
IXPE wurde im Dezember letzten Jahres in Zusammenarbeit zwischen der NASA und der italienischen Weltraumbehörde gestartet und misst die Helligkeit und Polarisation von Röntgenlicht aus kosmischen Quellen. Polarisation ist eine Eigenschaft des Lichts, die die Richtung elektromagnetischer Wellen einschließt – verschiedene Phänomene, wie Stoßwellen oder Störungen, haben unterschiedliche Polarisations-„Signale“.
Die Antworten auf diese Plasmastrahlen kamen, als Forscher Beweise dafür fanden, dass Teilchen Energie gewinnen, wenn sie von einer Stoßwelle getroffen werden, die sich innerhalb des Teilchenstroms ausbreitet und Röntgenstrahlen aussendet, wenn der Strahl beschleunigt. Eine Schockwelle entsteht, wenn sich etwas schneller als Schallgeschwindigkeit durch ein Medium wie Luft bewegt, zum Beispiel – wie bei einem Hyperschallstrahl, der durch die Erdatmosphäre fliegt – oder durch einen Bereich mit Partikeln und Magnetfelder Es heißt Plasma wie in diesem Fall.
Das Licht, das wir von Flugzeugen sehen Es entsteht aus Elektronenerklärt Alan Marcher, Astrophysiker an der Boston University und Mitautor dieser Studie. „Röntgenstrahlen dieser Art können nur von Elektronen mit extrem hoher Energie stammen.“
Der rote Faden hinter diesem Ereignis ist das Schwarze Loch, ein außergewöhnlich dichtes Objekt mit einer so starken Schwerkraft, dass ihm nicht einmal Licht entkommen kann. Das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Markarian-Galaxie hat die 501-Milliarden-fache Masse unserer Sonne. Das heißt, etwa 200 mal größer als eine Masse Bogen aDas supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße.
„Betriebssystem Schwarze Borakos Sie sind einzigartige Laboratorien für das Studium der Physik unter extremen Bedingungen, die auf der Erde unmöglich zu replizieren sind“, bemerkt Lioudakis.
Bevor wir sie jedoch als Labore nutzen können, müssen wir alle physikalischen Prozesse verstehen, die dort ablaufen. Seit vielen Jahren beobachten wir Licht mit hohen Energieniveaus aus diesen Quellen und hatten einige Hypothesen darüber, wie man die Teilchen stimulieren kann, die dieses Licht emittieren. Die Röntgenpolarisationsfähigkeit von IXPE hat es zum ersten Mal ermöglicht, diese Hypothesen direkt zu testen“, schließt Lioudakis.
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