Breaking Cosmic Speed Limits: Powerful Astrophysical Jet Challenges Existing Theories
Neueste Studien von SS 433 haben die Mechanismen hinter seinen Gammastrahlungsemissionen aufgedeckt und zeigen, wie Teilchen in seinen Jets beschleunigt werden. Diese Entdeckung stellt bestehende Theorien in Frage und bietet einen genaueren Blick auf die Prozesse, die relativistische Jets antreiben und für das Verständnis kosmischer Phänomene von entscheidender Bedeutung sind.
Wie Gammastrahlen die Geschwindigkeit der galaktischen Mikroquasar-Jets von SS 433 verfolgen und hoch effiziente Teilchenbeschleunigung aufdecken.
Der Mikroquasar SS 433 hebt sich als eines der faszinierendsten Objekte in unserer Milchstraße hervor. Ein Paar entgegengesetzt gerichteter Plasmastrahlen („Jets“) spiralt senkrecht von der Oberfläche des Binnensystems mit etwas mehr als einem Viertel der Lichtgeschwindigkeit ab.
Das H.E.S.S.-Observatorium in Namibia hat es jetzt geschafft, sehr energiereiche Gammastrahlen von den Jets von SS 433 zu erfassen und die genaue Position eines der effektivsten Teilchenbeschleuniger der Galaxie innerhalb der Jets zu bestimmen.
Durch den Vergleich von Gammastrahlenbildern bei verschiedenen Energien konnte die H.E.S.S.-Kollaboration erstmals die Geschwindigkeit des Jets fernab von seinem Startort abschätzen und somit den Mechanismus eingrenzen, der die Teilchen so effizient beschleunigt.
Arthur C. Clarkes einzigartiges Wunder: SS 433
Der Science-Fiction-Autor Arthur C. Clarke wählte 1997 in einer BBC-Fernsehserie seine eigenen sieben Weltwunder aus. Das einzige astronomische Objekt, das er einschloss, war SS 433. Dieses hatte bereits Ende der 1970er-Jahre aufgrund seiner Röntgenemission Aufmerksamkeit erregt und wurde später in der Mitte einer Gasnebel entdeckt, der aufgrund seiner einzigartigen Form, die an diese Meeressäuger erinnert, Manateenebel genannt wird.
Das Rätsel der Jets von SS 433
SS 433 ist ein Doppelsternsystem, in dem ein schwarzes Loch mit einer Masse etwa zehn Mal so groß wie die Sonne und ein Stern mit einer ähnlichen Masse, aber mit einem viel größeren Volumen, sich alle 13 Tage umkreisen. Das intensive Gravitationsfeld des schwarzen Lochs reißt Material von der Oberfläche des Sterns ab, das sich in einer heißen Gasscheibe ansammelt und das schwarze Loch füttert.
Wenn Materie zum schwarzen Loch fällt, werden zwei kollimierte Jets geladener Teilchen (Plasma) gestartet, die senkrecht zur Ebene der Scheibe ein Viertel der Lichtgeschwindigkeit erreichen.
Die Jets von SS 433 können im Radio- und Röntgenbereich bis zu einer Entfernung von weniger als einem Lichtjahr von dem zentralen Doppelstern erkannt werden, bevor sie zu schwach werden, um gesehen zu werden. Doch überraschenderweise tauchen die Jets rund 75 Lichtjahre von ihrem Startort entfernt plötzlich wieder als helle Röntgenquellen auf. Die Gründe für diese Wiedererscheinung waren lange Zeit schlecht verstanden.
Bahnbrechende Gammastrahlen-Detektion
Bis vor kurzem wurde noch nie Gammastrahlung von einem Mikroquasar nachgewiesen. Doch das änderte sich 2018, als das Gammastrahlen-Observatorium High Altitude Water Cherenkov (HAWC) erstmals sehr energiereiche Gammastrahlen von den Jets von SS 433 erfassen konnte. Das bedeutet, dass irgendwo in den Jets Teilchen auf extreme Energien beschleunigt werden.
Trotz jahrzehntelanger Forschung ist immer noch unklar, wie oder wo Teilchen innerhalb astrophysikalischer Jets beschleunigt werden.
