Radiosignale aus Richtung des Schwarzen Lochs im Zentrum von Centaurus A
Submillimeterbild des zentralen Bereichs einer aktiven Galaxie mit dem APEX-Teleskop in Chile
28. Januar 2009
Zum ersten Mal ist es gelungen, Material, das aus der unmittelbaren Umgebung des zentralen Schwarzen Lochs einer aktiven Galaxie ausgestoßen wird, in Submillimeterwellenlängen zu erfassen und damit neue Erkenntnisse über die Funktionsweise der "zentralen Maschine" in diesen Galaxien zu gewinnen. Radioastronomen vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn haben Centaurus A, die nächste aktive Radiogalaxie, mit dem Atacama Pathfinder Experiment) Teleskop beobachtet und die Daten mit Resultaten aus optischen und Röntgenwellenlängen kombiniert. Daraus ergibt sich ein faszinierendes Bild der Galaxie, das die Vorgänge in deren Zentralbereich illustriert.
Centaurus A ist die die nächste Riesengalaxie in direkter Nachbarschaft zu unserer Milchstraße. Sie liegt in nur ca. 13 Millionen Lichtjahren Entfernung im Sternbild des Zentauren in der südlichen Hemisphäre. Es handelt sich dabei um eine elliptische Galaxie, die gerade mit einer spiralförmigen Begleitgalaxie verschmilzt. Dadurch werden neue Sterne in extrem hoher Rate erzeugt ("Starburst"); Centaurus A stellt eines der spektakulärsten Objekte am Himmel dar. Die ausgedehnte Radiostrahlung von dieser Galaxie erstreckt sich über einen derart großen Bereich, dass wir sie, mit Radioaugen betrachtet, 16mal so groß wie den Mond am Himmel stehen sehen könnten. Im Zentralbereich von Centaurus A befindet sich eine sehr aktive und leuchtkräftige Region, wobei die Aktivität von einem massereichen Schwarzen Loch im Zentrum der Galaxie hervorgerufen wird. Centaurus A ist eine Quelle von starker Radio- und Röntgenstrahlung.
Kombiniertes Farbbild der Galaxie Centaurus A, das die Materiejets zeigt, die im Bereich des zentralen Schwarzen Lochs ihren Ursprung haben und sich im Außenbereich zu sogenannten "Lobes" verbreitern. Das Bild verbindet Daten, die mit drei verschiedenen Instrumenten bei sehr unterschiedlichen Wellenlängen aufgenommen wurden. Die Submillimeterdaten, erstellt mit dem LABOCA-Instrument am APEX-Teleskop bei 870 Mikrometern Wellenlänge, sind in Orange dargestellt, die Ergebnisse von Röntgenmessungen mit dem CHANDRA-Satelliten in Blau. Das optische Bild wurde mit dem "Wide field Imager" (WFI) am 2,2-m-Teleskop von MPG und ESO auf dem Cerro La Silla in Chile erstellt. Es zeigt Vordergrundsterne aus unserer Milchstraße und die Galaxie NGC 5128 (Centaurus A) mit ihrem charakteristischen Staubband, das den Blick ins Zentrum dieser Galaxie im sichtbaren Licht versperrt.
Kombiniertes Farbbild der Galaxie Centaurus A, das die Materiejets zeigt, die im Bereich des zentralen Schwarzen Lochs ihren Ursprung haben und sich im Außenbereich zu sogenannten "Lobes" verbreitern. Das Bild verbindet Daten, die mit drei verschiedenen Instrumenten bei sehr unterschiedlichen Wellenlängen aufgenommen wurden. Die Submillimeterdaten, erstellt mit dem LABOCA-Instrument am APEX-Teleskop bei 870 Mikrometern Wellenlänge, sind in Orange dargestellt, die Ergebnisse von Röntgenmessungen mit dem CHANDRA-Satelliten in Blau. Das optische Bild wurde mit dem "Wide field Imager" (WFI) am 2,2-m-Teleskop von MPG und ESO auf dem Cerro La Silla in Chile erstellt. Es zeigt Vordergrundsterne aus unserer Milchstraße und die Galaxie NGC 5128 (Centaurus A) mit ihrem charakteristischen Staubband, das den Blick ins Zentrum dieser Galaxie im sichtbaren Licht versperrt.
In der obigen Abbildung ist ein Staubring zu sehen, der die Galaxie selbst umgibt, außerdem die Hochgeschwindigkeits-Radiojets, die aus dem Zentrum von Centaurus A herausgeschleudert werden und unmittelbar auf die Aktivität eines extrem massereichen Schwarzen Lochs im Zentrum zurückgeführt werden können. Im Submillimeter-Wellenlängen sieht man nicht nur thermische Strahlung von der zentralen Staubscheibe, sondern auch die Strahlung der zentralen Radioquelle und - zum ersten Mal im Submillimeter-Bereich - Strahlung von den sogenannten inneren "Radio Lobes" nördlich und südlich von der Staubscheibe. Die Analyse dieser Strahlung, die von der Bewegung schneller Elektronen entlang von Magnetfeldlinien herrührt (Synchrotronstrahlung), zeigt, dass das Material in den Jets mit fast halber Lichtgeschwindigkeit herausgeschleudert wird. In Röntgenwellenlängen wird ebenfalls der aus der Zentralquelle gerichtete Materiestrahl oder Jet sichtbar, und zusätzlich im unteren rechten Teil der Galaxie der Widerschein von einer Stoßwelle, die dadurch erzeugt wird, dass das herausgeschleuderte Material mit Gas aus der Umgebung der Galaxie kollidiert.
Die 295-Pixel-Bolometerkamera LABOCA, die seit Mai 2007 am Submillimeterteleskop APEX in Betrieb ist.
LABOCA, die "Large APEX Bolometer Camera" wurde am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) erbaut und ist als Empfangsgerät am APEX-Teleskop eingesetzt, einem 12-m-Teleskop zum Empfang von Submillimeterstrahlung aus dem Kosmos, das in über 5000 Metern Höhe auf dem Chajnantorebene in der chilenischen Atacamawüste zum Einsatz kommt. APEX wird in Zusammenarbeit zwischen dem MPIfR, dem schwedischen Onsala-Observatorium und der Europäischen Südsternwarte (ESO) betrieben. Das Teleskop basiert auf einer Prototyp-Antenne für das ALMA-Projekt (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), ein Radioteleskop-Netzwerk der nächsten Generation. Der Betrieb des APEX-Teleskops wird von der ESO durchgeführt.
Die APEX-Beobachtungen von Centaurus A werden in einer Veröffentlichung vom November 2008 in der Zeitschrift "Astronomy & Astrophysics" präsentiert.
