Einer der ersten "Quasare", die Radioquelle 3C273,
hält noch immer
die Astrophysiker in
Atem. Dieser Prototyp einer quasi-stellaren Radioquelle (Quasar) ist
zugleich Prototyp für
die energiereichsten Objekte im uns bekannten Kosmos: die aktiven
Galaxienkerne
(AGK).
1963 veröffentlichte der aus Holland stammende Astronom Maarten
Schmidt den schockierenden
Befund, daß das als 273. Objekt in der 3. Durchmusterung des
Radioobservatoriums
Cambridge, England, mit einem unspektakulären sternförmigen
"Klecks" 13. Größe auf den
Palomar Platten koinzidiert; schockierend hieran war die Tatsache,
daß Schmidt eine
Rotverschiebung von 0.158 entsprechend einer Entfernung zu 3C273 von 3
Milliarden Lichtjahren (Hubble-Konstante H0 = 50 km s-1
Mpc-1) angab, mit der Konsequenz, daß dieses
Objekt damals unerklärbar leuchtstark sein mußte.
Die Entdeckung der Veränderlichkeit der
Radiostrahlung von 3C273 durch Dent 1965 veranlaßte
den britischen Astrophysiker Martin Rees dazu, ein Modell für
Radioquellen vorzuschlagen, das
unter anderem scheinbar überlichtschnelle Expansionsbewegungen in
der unmittelbaren
Nähe des Quasarkerns, den man sich als Sitz eines Billionen
Sonnenmassen schweren
Schwarzen Lochs vorstellt, voraussagte.
Um die Zeit der Fertigstellung des 100-m-Teleskops herum
machte 3C273 erneut
Schlagzeilen: in den späten 60iger Jahren gehörte die Quelle
zu den ersten Objekten, an
denen die Durchführbarkeit der Interferometrie mit sehr langen
Basislinien gezeigt werden
konnte. 1971 wurden erstmals Änderungen in der innersten
Kernstruktur, d.h. in den nur
Lichtjahre großen Gebieten um das Schwarze Loch beobachtet. Diese
Tatsache wurde als
Hinweis auf anscheinende Überlichtgeschwindigkeiten interpretiert.
Seit 1973 ist am Max-Planck-Institut für
Radioastronomie die Methodik von VLBI-Beobachtungen (Very Long Baseline
Interferometry = Radiointerferometrie mit sehr langen
Basislinien, die ein Teleskop vom Durchmesser der Erde synthetisieren)
regelmäßig
angewandt worden.
Besonders seitdem in den späten 70iger Jahren die
Bildrückgewinnungsalgorithmen
wesentlich verbessert worden sind und man nunmehr mit Fug und Recht die
Ergebnisse der
Beobachtungen als "Radiobilder" bezeichnen kann, ist der
wissenschaftliche Ertrag dieser
höchstauflösenden Untersuchungen von aktiven Galaxienkernen
enorm.
Wie in vielen auch populärwissenschaftlichen
Veröffentlichungen ausgewiesen, gehört
3C273 zu den Paradebeispielen für die Demonstration scheinbar
überlichtschneller
Kernbewegungen entlang des einseitigen "Jets", der sich (mit anderen
Meßmethoden für die
äußeren Teile) über Tausende von Lichtjahren nachweisen
läßt.
Auch bei optischen Wellenlängen gehört der
3C273-Jet zu den schönsten Beispielen
hochenergetischen Strahlungstransports.
Mit fortschreitender technologischer Entwicklung wurde
im vergangenen Jahrzehnt
sukzessiv auch der mm-Wellenlängenbereich für die VLBI
"erobert". Aber nicht nur für die
VLBI: die Erbauer des 100-m-Teleskops wären über die
Maßen erstaunt gewesen, wenn man
ihnen 1971 prophezeit hätte, daß dieses gigantische
Instrument einmal bei
7- oder gar
3-mm-Wellenlänge beobachten würde. Die originalen
Spezifikationen sahen 2.8 cm als
untere Grenzwellenlänge vor.
Das erste Radiobild bei 7-mm-Wellenlänge, das sich auf
VLBI-Beobachtungen stützen
konnte, wurde 1990 am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in
Bonn erstellt und in der
astronomischen Fachliteratur publiziert.
Die beiden Höhenkarten in der Abbildung zeigen die
innersten 0.6 Lichtjahre von 3C273
bei 3-mm-Wellenlänge in einem Abstand von etwa einem Jahr. Das
Besondere hieran ist
weder die evidente Veränderung, noch die daraus folgende
scheinbare
Überlichtgeschwindigkeit der Expansion, sondern die Tatsache,
daß der hier im
Radiowellenlängenbereich beobachtete Strahlungsausbruch parallel
zu einem
Energieausbruch im Gamma-Wellenbereich, d.h. bei extrem kurzen
Wellenlängen also
bei extrem hohen Energien, stattfand. Die Simultanität dieser
Strahlungsausbrüche über
einen so weiten Frequenzbereich deutet auf eine gemeinsame Ursache
für den
Strahlungsausbruch und den Mechanismus der Erzeugung des Jets hin und
stellt eine
erneute Herausforderung an die Theoretiker, die die physikalischen
Verhältnisse bei der
Erzeugung der gigantischen Energiemengen in der Nähe von Schwarzen
Löchern in den
Zentralregionen der AGK zu erklären versuchen.
(
Arno Witzel
&
Thomas Krichbaum, Copyright MPIfR 1996)
public_at_mpifr-bonn.mpg.de
