Seltener Gammastrahlen-Ausbruch in der Galaxie M87 beobachtet

Ein internationales Forschungsteam präsentiert jetzt die Ergebnisse einer großen Beobachtungskampagne des supermassereichen schwarzen Loch im Zentrum von M87, an der über 25 boden- und weltraumgestützte Teleskope beteiligt waren. Sie zeigen einen spektakulären Strahlungsausbruch bei mehreren Wellenlängen, der von dem energiereichen relativistischen Jet aus dem Zentrum dieser Galaxie ausgeht. Die Studie ist die erste Beobachtung eines hochenergetischen Gammastrahlungsausbruchs seit über einem Jahrzehnt.

„Wir hatten das Glück, während der Multi-Wellenlängen-Kampagne des Event Horizon Telescope EHT einen Gammastrahlenausbruch von M87 zu entdecken – das erste derartige Ereignis seit über einem Jahrzehnt“, sagt Giacomo Principe von der Universität Triest. „Dieses seltene Ereignis ermöglichte es uns, die Region zu lokalisieren, aus der die Gammastrahlenemission kommt. Bereits erfolgte und künftige Beobachtungen mit einem noch empfindlicheren EHT-Array werden entscheidende Einblicke in die Physik um das supermassereiche schwarze Loch von M87 liefern und die Verbindung zwischen Scheibe und Jet sowie den Ursprung der Gammastrahlenphotonen erforschen.“

Der Helligkeitsausbruch im Gammabereich dauerte etwa drei Tage. Das Emissionsgebiet hat eine Größe von weniger als drei Lichttagen. Dabei handelt es sich um einen der leuchtstärksten Ausbrüche hochenergetischer Photonen – weit oberhalb der Energien, die von Radioteleskopen aus der Region des schwarzen Lochs üblicherweise nachgewiesen werden.

„Durch die Zusammenarbeit von drei abbildenden Hochenergie-Teleskopnetzwerken konnten Gammastrahlungsbeobachtungen bei sehr hohen Energien in dichter zeitlicher Abfolge sowohl während eines stationären Zustands als auch während eines seltenen kurzzeitigen Flares durchgeführt werden“, erklärt Alexander Hahn vom MPI für Physik. „Kombiniert mit gleichzeitigen Multi-Wellenlängen-Daten bei niedrigeren Energien, bieten diese Beobachtungen entscheidende Einblicke in die extremen Prozesse, die diese kosmischen Ereignisse antreiben.“

Während der Kampagne entdeckte das LAT-Instrument an Bord des Fermi-Weltraumobservatoriums einen Anstieg des hochenergetischen Gammastrahlenflusses bei Energien, die bis zu Milliarden Mal höher sind als das sichtbare Licht. Die Chandra- und NuSTAR-Satelliten sammelten daraufhin hochwertige Daten im Röntgenbereich. Radiobeobachtungen mit VLBI-Netzwerken wie dem GMVA, dem Very Long Baseline Array und dem East Asian VLBI Network zeigen einen relativistischen Jet und eine scheinbare jährliche Änderung des Positionswinkels des Jets innerhalb weniger Millibogensekunden vom Kern der Galaxie.

„Die Radiobildgebung erlaubt es den Astronomen, die strukturelle und zeitliche Entwicklung des Jets mit einer noch nie dagewesenen Winkelauflösung zu verfolgen“, sagt Thomas Krichbaum vom MPI für Radioastronomie. „In dieser Kampagne haben die Radiodaten nicht nur die Geometrie des Jets bestimmt, sondern dienten auch als wichtige Referenz für die Korrelation der Gammastrahlenemission mit der relativistischen Jetdynamik.“

MPIfR / RK