Eine aufregende neue Entdeckung wurde Anfang dieser Woche auf dem 223. Treffen der American Astronomical Society in Washington DC vorgestellt, als Astronomen ankündigten, dass zum ersten Mal eine Gravitationslinse bei Gammastrahlenwellenlängen nachgewiesen wurde.
Die Studie wurde mit dem Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop der NASA durchgeführt und verspricht, ein neues Fenster zum Universum zu öffnen, das Astrophysikern ein weiteres Instrument zur Untersuchung der Emissionsregionen bietet, die in der Nähe von supermassiven Schwarzen Löchern existieren.
Aber die Jagd war nicht einfach. Eine Gravitationslinse tritt auf, wenn ein massives Vordergrundobjekt wie eine Galaxie das Licht von einem entfernten Hintergrundobjekt biegt. Im Fall dieser Studie zielten die Forscher auf einen Blazar namens B0218 + 357, eine Energiequelle, die 4,35 Milliarden Lichtjahre entfernt in Richtung des Sternbilds Triangulum liegt.
Blazar- und Quasarquellen werden anhand ihrer jeweiligen Koordinaten am Himmel benannt. Stellen Sie sich „0218 + 357“ als „Richtiger Aufstieg 2 Stunden 18 Minuten, Deklination +35,7 Grad Nord“ im Hinterhof-Astronomen vor. Ein Blazar ist eine kompakte Form von Quasar, die aus einem supermassiven Schwarzen Loch im Herzen einer aktiven Galaxie resultiert. Der Begriff Blazar wurde erstmals 1978 von Edward Spiegel geprägt. Der erste entdeckte Quasar war 1970 3C 273, der später auch als Blazar befunden wurde. 3C 273 ist in Virgo mit einem großen Hinterhofteleskop sichtbar.
Eine Vordergrundspiralgalaxie, die von Angesicht zu Angesicht gesehen wird, liegt entlang unserer Sichtlinie zwischen unserem Aussichtspunkt und B0218 + 357. Mit einer Entfernung von 4 Milliarden Lichtjahren haben die beiden den kleinsten Winkelabstand aller bisher mit Gravitationslinsen versehenen Systeme mit einem Durchmesser von weniger als einem Drittel einer Bogensekunde.
"Wir haben einige Jahre nach dem Start von Fermi über die Möglichkeit nachgedacht, diese Beobachtung zu machen, und alle Teile kamen Ende 2012 zusammen", sagte der Astrophysiker und leitende Wissenschaftler des Naval Research Laboratory über die Studie Teddy Cheung in einem kürzlich erschienenen NASA Goddard Pressemitteilung des Spaceflight Center.
Beobachtungen des Blazars deuteten darauf hin, dass er im September 2012 aufflammen würde, was ihn zu einem Hauptziel für die Studie macht. Tatsächlich war B0218 + 357 zu dieser Zeit die hellste extra-galaktische Gammastrahlenquelle. Cheung wurde von Ende September bis Oktober 2012 Zeit eingeräumt, mit dem LAT-Instrument (Large Area Telescope) von Fermi den Blazar bei Ausbruch zu untersuchen.
Das LAT-Instrument von Fermi verfügt nicht über die Auflösung von Radio- und optischen Instrumenten, um den Blazar in Einzelbildern einzufangen. Stattdessen nutzte das Team ein Phänomen, das als „verzögerter Wiedergabeeffekt“ bekannt ist, um den Blazar in Aktion zu fangen.
"Ein Lichtweg ist etwas länger als der andere. Wenn wir also Fackeln in einem Bild erkennen, versuchen wir, sie Tage später einzufangen, wenn sie im anderen Bild wiedergegeben werden", sagte Teammitglied Jeff Scargle, Astrophysiker am Ames Research Center der NASA.
Cheung präsentierte die Ergebnisse der Studie am Montag auf dem Treffen der American Astronomical Society, das drei verschiedene aufflammende Episoden aus dem Hintergrundblazar enthielt, die die verräterischen verzögerten Wiedergabeereignisse mit einem Zeitraum von 11,46 Tagen demonstrierten.
Follow-up-Beobachtungen in radioaktiven und optischen Wellenlängen stützten die wichtigsten Beobachtungen und zeigten, dass der LAT-Imager von Fermi tatsächlich Zeuge des Ereignisses war. Interessanterweise dauert es etwa einen Tag länger als die Radiowellen, bis die Gammastrahlen des Linsenblazars die Erde erreichen. B0218 + 357 ist auch bei Gammastrahlen etwa viermal heller als bei Radiowellenlängen.
Dies liegt daran, dass die Gammastrahlen aus einer etwas anderen Region stammen als die vom Blazar erzeugten Radiowellen und einen anderen Weg durch das Gravitationsfeld der Vordergrundgalaxie einschlagen. Dies zeigt, dass Assets wie Fermi verwendet werden können, um das Herz der entfernten energetischen galaktischen Kerne zu untersuchen, die supermassereiche Schwarze Löcher beherbergen. Dies eröffnet das heiße Thema der Blazare mit Gravitationslinsen und ihre Rolle in der extragalaktischen Astronomie bis hin zum Gammastrahlenspektrum und gibt den Kosmologen ein weiteres Gerät für ihren Werkzeugkasten.
„Im Laufe eines Tages kann eine dieser Fackeln den Blazar bei Gammastrahlen um das Zehnfache aufhellen, bei sichtbarem Licht und Radio jedoch nur um 10 Prozent. Dies zeigt, dass die Region, die Gammastrahlen emittiert, im Vergleich zu den emittierenden Regionen sehr klein ist bei niedrigeren Energien “, sagte Stefan Larsson, Teammitglied der Universität Stockholm, in der jüngsten Pressemitteilung.
Die Analyse von Linsensystemen bei Gammastrahlenwellenlängen hilft nicht nur bei der Untersuchung dieser rätselhaften kosmologischen Bestien, sondern kann auch bei der Verfeinerung der wichtigen Hubble-Konstante helfen, die die Geschwindigkeit misst, mit der sich das Universum ausdehnt.
Aber Fermi zeigt vielleicht gerade erst sein Zeug, wenn es um die Suche nach extra-galaktischen Quellen geht. Das Ja wirklich Ein aufregender Durchbruch, sagen Forscher, wäre die Entdeckung einer energetischen extra-galaktischen Quelle, die von einer Vordergrundgalaxie in Gammastrahlen mit einer Linse versehen wird hat nicht wurde gesehen wurde bei anderen Wellenlängen gesehen. Diese jüngste Erkenntnis hat sicherlich gezeigt, wie Fermi diese verräterischen Blitze mit einer cleveren Methode „sehen“ kann. Erwarten Sie in den kommenden Jahren weitere Neuigkeiten!
Lesen Sie das gesamte Dokument auf dem arViv-Server mit dem Titel Fermi-LAT-Detektion von Gammastrahlenfackeln mit verzögerter Gravitationslinse von Blazar B0218 + 357.
