Schnellste Variabilität einer extragalaktischen Gammaquelle

In der Nacht vom 12. auf den 13. November 2012 registrierten Astronomen in der 260 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie IC 310 sich rasant verändernde Emissionen im Gammabereich. Innerhalb von einer Minute verdoppelte sich teilweise die Intensität – das ist die schnellste Variabilität, die je bei einer extragalaktischen Gammaquelle beobachtet wurde. Die Gammastrahlung stamme vermutlich aus der Entstehungsregion der vom supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum von IC 310 ausgehenden Materiestrahlen, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“.

„Astronomen versuchen bislang, die Entstehung dieser Materiestahlen – der sogenannten Jets – mithilfe der Radiointerferometrie zu beobachten“, erläutern Dorit Eisenacher von der Universität Würzburg und ihre Kollegen, „doch selbst die Auflösung dieses Verfahrens reicht nicht aus.“ Eine Alternative bietet die Messung der zeitlichen Variabilität der Strahlung, die aus der Entstehungsregion kommt: Je schneller die Strahlung sich ändert, desto kleiner muss dieses Gebiet sein. Die Messungen von Eisenacher und ihrem Team mit den beiden MAGIC-Teleskopen auf La Palma zeigen nun, dass die Entstehungsregion der Jets noch deutlich kleiner ist als bislang angenommen.

Im Zentrum von IC 310 befindet sich ein Schwarzes Loch mit 300 Millionen Sonnenmassen. Solche supermassereichen Schwarzen Löcher ziehen Materie aus ihrer Umgebung an, die sich aufheizt und große Mengen an Strahlung aussendet. Ein Teil der Materie fällt nicht in das Schwarze Loch, sondern schießt durch Magnetfelder gebündelt in den Jets entlang der Rotationsachse des Schwarzen Lochs mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ins All. Über den genauen Entstehungsprozess dieses energiereichen Phänomens gibt es bislang unter den Forschern keine Einigkeit.

Die rasant schwankenden Emissionen von 2012 zeigen jedoch nach Ansicht von Eisenacher und ihren Kollegen, dass die Entstehungsregion der Jets kleiner ist als ein Fünftel der Größe des Schwarzen Lochs, des sogenannten Schwarzschildradius. Damit, so die Forscher, müssen die Materiestrahlen sehr viel näher am Schwarzen Loch entstehen, als es die bisherigen physikalischen Modelle vorhersagen. Als Alternative schlägt das Team vor, dass die Jets ähnlich wie bei Pulsaren durch die Beschleunigung elektrisch geladener Teilchen in einer bestimmten Region an den Polen eines Schwarzen Lochs entstehen.