Phänomen der X-förmigen Galaxien gelöst
X-förmige Galaxien haben Wissenschaftler bislang verwirrt, denn sie forschen schon lange an der Ursache der Entstehung. Die Lösung ergab sich nun aus einer Beobachtung mit dem leistungsstarken Teleskop MeerKAT.
Dieses neue Bild der Galaxie PKS 2014-55, 800 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, wurde vom NRAO-Wissenschaftler William Cotton mit dem MeerKAT-Teleskop des South African Radio Astronomy Observatory (SARAO) aufgenommen. Es zeigt zum ersten Mal, wie die X-Form der Galaxie tatsächlich ein "Doppelbumerang" ist.
Foto: NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello & W. Cotton; SARAO; DES
Beobachtet wurde die Galaxie namens PKS 2014-55 mit einem MeerKAT-Teleskop. Die Galaxie PKS 2014-55 liegt 800 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Da vier Jets ein “X” bilden, wird die Galaxie als “X-förmig” bezeichnet. Ein kosmischer Jet beschreibt in der Astronomie einen gerichteten Gas-Strom, meist von einem aktiven galaktischen Kern ausgehend. Manche Jets können sich über Lichtjahre hinaus strecken und mit beinahe Lichtgeschwindigkeit durch den Raum rasen.
Die Strahlen von Radiowellen aus der Galaxie verlaufen normalerweise, wie bei der Milchstraße, in entgegengesetzte Richtungen – angetrieben von einem massiven Schwarzen Loch im Zentrum der Galaxie. Neue Details aus den Aufnahmen mit dem MeerKAT-Teleskop zeigen, dass die Form von PKS 2014-55 als “Doppelbumerang” bezeichnet werden kann.
Zwei mächtige Strahlen von Radiowellen, die in blau angezeigt werden, erstrecken sich jeweils 2,5 Millionen Lichtjahre in den Weltraum. Das ist vergleichbar mit der Entfernung zwischen der Milchstraße und der Andromeda-Galaxie, unserem nächsten großen Nachbarn. Dünnes intergalaktisches Gas dreht die Wellen schließlich zurück in die Zentralgalaxie. Wenn sie in diese Richtung “zurückfließen”, werden sie durch den hohen Gasdruck in kürzeren horizontalen Arme des Bumerangs abgelenkt. Auf dem Bild ist sichtbares Licht von zahlreichen Galaxien im Universum zu sehen.
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Wie kam es zu dieser Entwicklung?
Um das Phänomen zu verstehen, wurden mehrere Erklärungen in Betracht gezogen. Dazu gehören Änderungen der Spinrichtung des Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie, zwei Schwarze Löcher, die jeweils einem Paar Jets zugeordnet sind sowie Material, das in die Galaxie zurückfällt und in verschiedene Richtungen abgelenkt wird. Dadurch bilden sich die anderen beiden Arme des X. Die Beobachtungen mit dem MeerKAT-Teleskop sprechen für die letzte Erklärung. Die Aufnahmen zeigen, dass Material „um die Ecke dreht“, wenn es zurück in Richtung der Wirtsgalaxie fließt. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” veröffentlicht. Hinter der Arbeit steht das Team des South African Radio Astronomy Observatory (SARAO), des National Radio Astronomy Observatory (NRAO) (USA), der University of Pretoria und der Rhodes University.
Kommentiertes Bild mit der X-förmigen riesigen Funkgalaxie PKS 2014-55, beobachtet mit dem MeerKAT-Teleskop des South African Radio Astronomy Observatory, das die alten X-förmigen Funkjets, die jüngeren Jets näher am zentralen Schwarzen Loch und die dominierende Einflussregion anzeigt durch die Sterne und das Gas der Zentralgalaxie. Die gekrümmten Pfeile geben die Richtung des Rückflusses an, der die horizontalen Komponenten des X bildet.
Foto: UP; NRAO / AUI / NSF; SARAO; DES.
MeerKAT: Weltweit stärkstes Radioteleskop seiner Art
In früheren Studien fehlten qualitativ hochwertige Bilder, die das 2018 fertiggestellte MeerKAT-Teleskop liefern kann. Forscher können mit ihm sehr genau bis ins rund 25.000 Lichtjahre entfernte Zentrum der Milchstraße blicken. „Es ist weltweit das stärkste und empfindlichste Radioteleskop seiner Art“, erklärte Rob Adam, der Leiter der Betreibergesellschaft Sarao bei der Einweihung in der Provinz Nordkap. Das 280 Millionen Euro teure Radioteleskop besteht aus 64 tellerförmigen Antennen mit einem Durchmesser von je 13,5 Metern. „Das Teleskop ist ein riesiger Schritt bei der Erforschung des Alls“, sagte der technische Leiter, Justin Jonas. Der Standort in der Karoo sei perfekt, da die sehr dünn besiedelte Region kaum von irdischer Störstrahlung betroffen sei, so Jonas. Die empfindlichen Radioteleskope sammeln zunächst Radiowellen aus dem All, dann verarbeiten Computer die Signale und wandeln sie in Bilder um. „Da die einzelnen Antennen weiter verteilt sind, werden die Bilder schärfer als bei anderen Anlagen“, erklärt Norbert Junkes vom Max Planck Institut für Radioastronomie in Bonn.
Schwarzes Loch mit bloßem Auge am Nachthimmel sichtbar
Über die neuen Beobachtungen der Galaxie PKS 2014-55 sagt Studienleiter William Cotton von der Nrao: „MeerKAT gehört zu einer neuen Generation von Instrumenten, deren Kraft alte Rätsel löst, selbst wenn sie neue finden. Diese Galaxie zeigt Merkmale, die in diesem Detail noch nie zuvor gesehen wurden und die nicht vollständig verstanden wurden.”
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