Astronomen entdecken das „Auge Saurons“ im Weltraum

Astronomen haben im fernen Universum etwas eingefangen, das wie das mythische „Auge Saurons“ aussieht, und damit möglicherweise ein jahrzehntealtes kosmisches Rätsel gelöst.

Forscher haben eine Entdeckung gemacht, die Aufschluss darüber geben wird, wie ein scheinbar langsam bewegter Blazar namens PKS 1424+240 eine der hellsten jemals beobachteten Quellen hochenergetischer kosmischer Gammastrahlen und Neutrinos sein könnte. Die Arbeit wurde in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Der Milliarden Lichtjahre entfernte Blazar PKS 1424+240 gab Astronomen lange Zeit Rätsel auf. Er war der hellste bekannte Neutrino-emittierende Blazar am Himmel, identifiziert vom IceCube Neutrino Observatory, und leuchtete zudem mit hochenergetischen Gammastrahlen, die von erdgebundenen Tscherenkow-Teleskopen beobachtet wurden. Kurioserweise schien sich sein Radiojet jedoch langsam zu bewegen, was den Erwartungen widersprach, dass nur die schnellsten Jets für eine solch außergewöhnliche Helligkeit verantwortlich sein könnten.

Dank 15 Jahren ultrapräziser Radiobeobachtungen durch das Very Long Baseline Array (VLBA) ist es Forschern nun gelungen, ein detailliertes Bild dieses Jets mit unübertroffener Auflösung zu erstellen.

„Als wir das Bild rekonstruierten, sah es absolut atemberaubend aus“, sagte Yuri Kovalev, Hauptautor der Studie und leitender Wissenschaftler des MuSES-Projekts am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR), in einer Erklärung. „So etwas haben wir noch nie gesehen: ein nahezu perfektes toroidales Magnetfeld mit einem Jet, der direkt auf uns gerichtet ist .“

Da der Jet fast genau in Richtung Erde ausgerichtet ist, wird seine hochenergetische Emission durch die Effekte der speziellen Relativitätstheorie drastisch verstärkt. „Diese Ausrichtung führt zu einer mindestens 30-fachen Helligkeitszunahme“, erklärt Jack Livingston, Koautor vom MPIfR. „Gleichzeitig scheint sich der Jet aufgrund von Projektionseffekten – einer klassischen optischen Täuschung – langsam zu bewegen.“

Diese frontale Geometrie ermöglichte es den Wissenschaftlern, das Herz des Blazarjets direkt zu beobachten – eine seltene Gelegenheit. Polarisierte Radiosignale halfen dem Team, die Struktur des Magnetfelds des Jets zu kartieren und enthüllten dessen wahrscheinliche spiralförmige oder toroidale Form . Diese Struktur spielt eine Schlüsselrolle beim Auslösen und Kollimieren des Plasmastroms und könnte für die Beschleunigung von Teilchen auf extreme Energien von entscheidender Bedeutung sein.

„Die Lösung dieses Rätsels bestätigt, dass aktive Galaxienkerne mit supermassereichen Schwarzen Löchern nicht nur starke Beschleuniger für Elektronen, sondern auch für Protonen sind, die Quelle der beobachteten hochenergetischen Neutrinos“, schlussfolgert Kovalev.

Die Entdeckung stellt einen Triumph für das Mojave-Programm dar, ein jahrzehntelanges Projekt zur Überwachung relativistischer Jets in aktiven Galaxien mit Hilfe des Very Long Baseline Array (VLBA). Die Wissenschaftler nutzen die Very Long Baseline Interferometry (VLBI)-Technik, die Radioteleskope auf der ganzen Welt zu einem virtuellen erdgroßen Teleskop verbindet . Dies bietet die höchste in der Astronomie verfügbare Auflösung und ermöglicht die Untersuchung feinster Details entfernter kosmischer Jets.

„Als wir mit Mojave begannen, erschien uns die Vorstellung, eines Tages Jets von weit entfernten Schwarzen Löchern direkt mit kosmischen Neutrinos zu verbinden, wie Science-Fiction. Heute machen unsere Beobachtungen dies zur Realität“, sagt Anton Zensus, Direktor des MPIfR und Mitbegründer des Programms.

Dieses Ergebnis stärkt die Verbindung zwischen relativistischen Jets , hochenergetischen Neutrinos und der Rolle von Magnetfeldern bei der Formung kosmischer Beschleuniger und markiert einen Meilenstein in der Multi-Messenger-Astronomie, sagen die Autoren.