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© Nasa

Ein Forschungsteam beobachtet den Blazar „Markarian 421“, dessen Partikeljet genau auf die Erde zeigt. Dabei gelingt eine überraschende Entdeckung.

Frankfurt – Im Universum existieren zahlreiche Phänomene, die noch immer nicht vollständig durch die Wissenschaft erforscht sind. Ein Beispiel dafür sind schwarze Löcher, welche gewaltige Jets hochenergetischer Teilchen mit immenser Kraft ins Weltall ausstoßen. Sobald einer dieser Strahlen direkt auf die Erde ausgerichtet ist, erhält das betreffende schwarze Loch die Bezeichnung „Blazar“.

Die wissenschaftliche Gemeinschaft ist sich längst bewusst, dass diese hochenergetischen Teilchen sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Dennoch bleibt das „Warum“ dieser rätselhaften Geschwindigkeit ein großes, ungeklärtes Mysterium.

Blazar „Markarian 421“ richtet Partikelstrahl auf die Erde

Um das Phänomen eingehender zu untersuchen, entschied ein Team unter der Leitung der Astrophysikerin Laura Di Gesu, das Nasa-Weltraumteleskop IXPE auf den Blazar mit dem Namen „Markarian 421“ auszurichten. Di Gesu, die als Hauptautorin einer Studie fungiert, die im renommierten Fachjournal Nature Astronomy veröffentlicht wurde, beschreibt „Markarian 421“ als „alten Freund für Hochenergie-Astronomen“. Die Forscherin fährt fort: „Wir waren uns sicher, dass der Blazar ein lohnendes Ziel für IXPE sein würde, doch die Entdeckungen übertreffen unsere höchsten Erwartungen.“

Die Strahlen eines Blazars, wie zum Beispiel „Markarian 421“, können sich über eine enorme Strecke von mehreren Millionen Lichtjahren im Universum ausbreiten. Sie sind besonders hell wegen der außerordentlich hohen Geschwindigkeit der Teilchen, die während ihrer Reise eine beträchtliche Menge an Energie abgeben. In der Tat haben Blazare das Potenzial, sämtliche Sterne innerhalb ihrer Heimatgalaxie in ihrer Leuchtkraft zu übertreffen.

Obwohl diese Vorstellung zunächst beängstigend erscheinen mag, birgt „Markarian 421“ keine Gefahr für die Erde, da sich der Blazar in einer Entfernung von etwa 400 Millionen Lichtjahren im Sternbild Großer Bär befindet. Selbst wenn sein Partikelstrahl auf die Erde gerichtet ist, wird er diese nicht erreichen.

Schwarzes Loch spuckt Materiestrahl ins Weltall

Bei der intensiven Erforschung des Phänomens der Blazare konzentrierte sich das Forschungsteam darauf, mithilfe des IXPE-Teleskops die Polarisation des Jet-Magnetfelds zu untersuchen – also dessen Ausrichtung. Die Forschenden stießen dabei auf eine Überraschung: Der von „Markarian 421“ ausgesandte Partikelstrahl enthüllte ein Magnetfeld mit einer Helix-Struktur.

„Wir hatten erwartet, dass sich die Polariationsrichtung ändern könnte, aber wir dachten, dass große Rotationen aufgrund früherer optischer Beobachtungen vieler Blazare selten sein würden“, erklärt Mitautor Herman Marshall. „Also planten wir mehrere Beobachtungen des Blazars, wobei die erste eine konstante Polarisation von 15 Prozent zeigte“.

Forschungsteam macht überraschenden Fund

Bei der zweiten Beobachtung des Blazars schien die Polarisation auf null zu fallen. „Dann erkannten wir, dass die Polarisation etwa dieselbe war, nur die Richtung machte buchstäblich eine Kehrtwende und drehte sich innerhalb von zwei Tagen um fast 180 Grad“, so Marshall. „Bei der dritten Beobachtung, die einen Tag später begann, waren wir erneut überrascht, dass sich die Richtung der Polarisation weiterhin mit der gleichen Geschwindigkeit drehte.“

Eine zusätzliche Entdeckung, die das Forschungsteam fast noch mehr überraschte, war, dass die Messungen im optischen, infraroten und Radio-Bereich keinerlei Veränderungen hinsichtlich der Stabilität oder Struktur des Magnetfelds zeigten. Die Gruppe um Di Gesu und Marshall plant nun weitere umfassende Beobachtungen von „Markarian 421“ sowie anderen Blazaren, um mehr über das Phänomen zu erfahren. „Dank IXPE ist es eine aufregende Zeit für die Erforschung astrophysikalischer Jets“, betont Di Gesu. (tab)

Für diesen von der Redaktion geschriebenen Artikel wurde maschinelle Unterstützung genutzt. Der Artikel wurde vor Veröffentlichung von Redakteurin Tanja Banner sorgfältig überprüft.