Die X-Dateien der Astronomie: Moduliert jemand die Kerne von Galaxien?

Dank immer besserer Technologie, innovativer Ansätze und internationaler Zusammenarbeit blüht die Astronomie auf. Während viele Beobachtungen helfen, Theorien zu verfeinern oder zu zerstreuen, gibt es immer Entdeckungen, die einfach nicht zu passen scheinen. Geheimnisvolle Signale, angebliche Verstöße gegen Naturgesetze und – noch – nicht erklärbare Phänomene. Die Öffentlichkeit diskutiert gerne, ob es Spuren außerirdischer Intelligenz gibt. Wissenschaftler wissen, dass es am Ende fast immer eine natürliche Erklärung gibt. Aber die Fantasie wird überall angeregt.

In einer Reihe von Artikeln über heise online in den nächsten Wochen werden wir einige dieser astronomischen Anomalien aus einer kürzlich präsentierten Sammlung vorstellen und erklären, warum alle Versuche, sie bisher zu erklären, fehlgeschlagen sind.

Galaxien sind Inseln der Welt wie unsere Milchstraße (Altgriechisch: Γαλαξίας κύκλος – Galaxias kyklos, „Milchkreis“), die aus Hunderten von Milliarden von Sternen besteht. Erst zu Beginn des letzten Jahrhunderts entdeckten Astronomen, dass die seltsamen „Spiralnebel“ Millionen von Lichtjahren entfernt sind und aus Sternen bestehen. Gasnebel wie der Orionnebel hingegen sind Wolken aus Wasserstoff, Helium und Staub, die durch das ultraviolette Licht junger Sterne zum Leuchten angeregt werden und Teil unserer Milchstraße sind. Das neblige Erscheinungsbild der Galaxien – sie sind nicht alle spiralförmig – beruht auf der Tatsache, dass die Sterne zu schwach sind, um isoliert gesehen zu werden, und ihr kombiniertes Erscheinungsbild sich in eine neblige Wolke verwandelt.

Galaxien mit ADHS

Galaxien sind riesig und verändern sich so langsam, dass sie für uns wie Gemälde aussehen. Einige Galaxien gelten jedoch als „aktiv“: Sie strahlen aus Emissionslinien (Seyfert-Galaxien), Radiowellen (Radiogalaxien) oder harte Röntgen- und Gammastrahlen. Einige variieren sogar in ihrer Helligkeit (Blazare) innerhalb von Stunden oder Wochen. Viele begegnen Jets Materie strahlt oft von Partikeln aus, die fast so schnell wie Licht sind. Die meisten aktiven Galaxien weisen mehrere der oben genannten Effekte auf und entstehen immer im Zentrum der Milchstraße.

Die kurzfristigen Helligkeitsschwankungen der Blazare deuten darauf hin, dass die Quelle höchstens Lichtstunden bis zu Lichtwochen lang sein kann, d. H. Wir sprechen über die Dimensionen der Größe des Sonnensystems – eine Lichtstunde bezieht sich auf den Durchmesser einer Galaxie, ungefähr wie ein Cent bezogen auf den Durchmesser der Erde. Das ist viel zu klein, um es mit terrestrischen Teleskopen zu lösen, abgesehen von der radioastronomischen Interferometrie. Das vielleicht bekannteste Beispiel ist die Radiogalaxie Messier 87, die einen markanten Radius hat und deren zentrales Schwarzes Loch das erste Objekt dieser Art war, das von der Radioastronomie aufgelöst und abgebildet wurde.

Es ist jetzt bekannt, dass sie alle auf demselben Mechanismus basieren: Alle Galaxien haben ein supermassereiches Schwarzes Loch in ihrem Kern, aber normalerweise ist es wie unsere Milchstraße inaktiv und still. In aktiven Galaxien hingegen wird es „eingespeist“: Einströmendes Gas strömt hinein, das sich zuvor in einer Akkretionsscheibe angesammelt hat und sich erwärmt, so dass es bei noch kürzeren Wellenlängen wie UV- und Röntgenstrahlen optisch und am inneren Rand der Scheibe leuchtet.

Die Atomkerne verlieren im heißen Gas ihre Elektronenschalen und es entsteht ein Plasma aus geladenen Kernen und Elektronen. Ihr Drehen erzeugt elektrische Ströme, die wiederum Magnetfelder erzeugen, die auf die Partikel reagieren und einen großen Teil von ihnen entlang der Rotationsachse der Scheibe lenken und die Strahlen erzeugen. Beschleunigte Ladungsträger senden wiederum Funkwellen aus. Weiter außen ist die Scheibe von einem sich langsam drehenden Torus aus Staub und Gas umgeben, der von der Seite gesehen die Akkretionsscheibe verbirgt, so dass nur die Funkstrahlung nach außen dringt. In diesem Fall handelt es sich um ein Funksystem. Wenn Sie die glänzende Scheibe über dem Rand des Torus sehen, handelt es sich um eine Seyfert-Galaxie. Wenn Sie von oben genau in den Jet schauen und sein turbulentes Flackern sehen, ist es ein Blazar.

Zu klein, um schnell zu sein

Alle diese Phänomene werden nun unter dem Begriff „aktive Galaxien“ oder AGN (aktive Galaxien) zusammengefasst. Jetzt berichtet Ermanno F. Borra von der kanadischen Universität Laval in einem Artikel aus dem Jahr 2013: veröffentlicht im renommierten Astrophysical Journaldass er im Lichte einiger AGNs periodische Modulationen in der Größenordnung von 0,1 Pikosekunden (Billionenstelsekunden) fand. Das würde bedeuten, zu einer Quelle zurückzukehren, die selbst geringer ist als die Entfernung, die das Licht zu diesem Zeitpunkt zurücklegen kann, da sich jede natürliche Ursache über die gesamte Strahlungsoberfläche synchronisieren müsste, was nur mit Lichtgeschwindigkeit möglich ist.

Und wie weit bewegt sich Licht in 0,1 Pikosekunden? 0,03 Millimeter. Nullpunkt null drei! Millimeter !! Und eine Fläche von bis zu 0,003 mm² sollte für die Modulation des Lichts eines aktiven Kerns einer Galaxie verantwortlich sein, das beispielsweise in Millionen von Lichtjahren noch nachweisbar ist, beispielsweise von Herrn Borra. Wie soll das gehen