Ein russisch-griechisches Forschungsteam hat jetzt einen Weg aufgezeigt, um die Ursprünge und die Natur von Quasarlicht anhand dessen Polarisation zu bestimmen. Der neue Ansatz funktioniert auf die gleiche Weise, wie Kinobrillen 3D-Bilder produzieren, indem sie jedem Auge Licht mit einer bestimmten Polarisation zeigen: entweder horizontal oder vertikal. Die Autoren der neuen Studie in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society schafften es, zwischen dem Licht aus verschiedenen Bereichen des Quasars (ihren Scheiben und ihren Jets) zu unterscheiden, indem sie deren Polarisationen untersuchten.
Aktive galaktische Kerne sind massereiche Schwarze Löcher mit Materie, die sie umkreist. Sie emittieren zwei Plasmajets in entgegengesetzte Richtungen, die mit annähernd Lichtgeschwindigkeit in den Weltraum schießen.
Die Materie um ein massereiches Schwarzes Loch fällt langsam in dessen Richtung und emittiert Licht. Diese Materie bildet eine sogenannte Akkretionsscheibe. Aufgrund eines Mechanismus, der noch nicht vollständig verstanden ist, kann ein Teil der Materie, die sich dem Schwarzen Loch nähert, wieder entkommen. Sie wird auf enorme Geschwindigkeiten beschleunigt und entlang der Rotationsachse des Schwarzen Lochs in der Form zweier symmetrischer Jets aus heißem Plasma fortkatapultiert. Wenn ein Quasar beobachtet wird, stammt die von einem Teleskop empfangene Strahlung von den Jets, der Akkretionsscheibe und auch von den Sternen, dem Staub und dem Gas in der betreffenden Galaxie.
Um galaktische Kerne zu untersuchen, verwenden Forscher verschiedene Teleskope. Frühere Arbeiten hatten gezeigt, dass die Regionen eines Quasars zwei unterschiedliche Lichttypen emittieren – technisch gesehen Licht mit unterschiedlicher Polarisation.
Die meisten Teleskope arbeiten im optischen Wellenlängenbereich und sehen einen galaktischen Kern als winzigen Punkt. Sie können nicht sagen, von welchem Teil des Quasars das Licht stammt und in welche Richtung der Jet zeigt, falls er die Lichtquelle ist. Alles, was ein optisches Teleskop tun kann, ist die Polarisation des Lichts messen, die Hinweise über die Ursprünge dieser Strahlung enthalten kann.
Radioteleskope bieten ein viel besseres Auflösungsvermögen und produzieren ein Bild, das die Richtung des Jets offenbart. Allerdings empfangen diese Teleskope keine Strahlung aus der interessantesten Zentralregion, zu der die Akkretionsscheibe gehört. Für einen detaillierten Blick auf Quasare mussten die Astrophysiker daher die Stärken beider Teleskoptypen kombinieren.
Yuri Kovalev, der Leiter des MIPT Laboratory of Fundamental and Applied Research of Relativistic Objects of the Universe, sagte: „Die Tatsache, dass die Strahlung der Jets polarisiert ist, war bekannt. Wir kombinierten die Daten von Radioteleskopen und optischen Teleskopen und zeigten, das die Polarisation entlang des Jets gerichtet ist. Die Schlussfolgerung daraus ist, dass sich heißes Plasma in einem Magnetfeld bewegen muss, welches wie eine Spirale verdreht ist.“
Mehr noch: „Es stellte sich heraus, dass wir durch die Messung der Polarisation des von dem Teleskop empfangenen Lichts sagen können, welcher Teil der Strahlung aus dem Jet stammte und wir können dessen Richtung bestimmen“, sagte Alexander Plavin vom MIPT, ein Co-Autor der Studie. „Das gleicht der Weise, wie 3D-Brillen jedem Auge ermöglichen, ein anderes Bild zu sehen. Es gibt keine andere Möglichkeit, mit einem optischen Teleskop solche Informationen über die Scheibe und den Jet zu bekommen.“
Die Ergebnisse sind wichtig für die Modellierung des Verhaltens von Schwarzen Löchern, für die Untersuchung von Akkretionsscheiben und um die Mechanismen zu verstehen, die Teilchen in aktiven galaktischen Kernen auf annähernd Lichtgeschwindigkeit beschleunigen. Die Forschungsarbeit wurde von der Russion Science Foundation unterstützt.
(THK)
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