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Im Herzen einer aktiven Galaxie erzeugt die Materie, die in ein supermassives Schwarzes Loch fällt, Teilchenstrahlen, die sich mit annähernder Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. Für aktive Galaxien, die als Blazar klassifiziert sind.(Bildnachweis: NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)Sprung zu:

• Blazar FAQs
• Bildung von Blazaren
• Ist ein Blazar dasselbe wie ein Quasar?
• Ist das schwarze Loch in der Milchstraße ein Blazar?
• Sind sie gefährlich?
• Was können wir von Blazaren über die Physik lernen?
• Zusätzliche Ressourcen

Blazare sind die Kerne von Galaxien, die supermassive schwarze Löcher enthalten, die Millionen bis Milliarden Mal so groß sind wie die Sonne. Sie gehören zu den leuchtkräftigsten und energiereichsten Objekten im Universum und strahlen Licht über das gesamte elektromagnetische Spektrum ab.

Im Jahr 1929 entdeckte Cuno Hoffmeister ein mysteriöses Objekt, das er BL Lacertae nannte. Er war sich nicht sicher, wie er es einordnen sollte. War dieses Objekt ein Stern? Eine Galaxie? Oder etwas Neues? Seine Identität blieb jahrzehntelang ein Rätsel. Fast 40 Jahre später wurde entdeckt, dass dieses Objekt eine Radiokomponente hatte. 1972 entdeckte man, dass sich dieses Objekt außerhalb unserer Galaxie befand und einem Quasar sehr ähnlich war.

BL Lacertae war das erste einer neuen Klasse von Objekten, die als Blazare bekannt wurden. Dabei handelt es sich um die Kerne von Galaxien, die supermassive schwarze Löcher enthalten, die Millionen bis Milliarden Mal so groß sind wie die Sonne. Die um das Schwarze Loch rotierende Materie flacht sich ab und bildet eine so genannte Akkretionsscheibe. An jedem Ende, senkrecht zur Scheibe, schießt ein Strahl energiereicher Teilchen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit heraus.

Wenn wir entlang dieser Jets nach unten schauen, erscheinen diese Galaxien am hellsten, und wir sehen die energiereichsten Teilchen. Wir nennen dies einen Blazar. Der Kern eines Blazars ist so hell, dass er den Rest der Galaxie überstrahlt.

Blazare gehören zu den am weitesten entfernten und hellsten Objekten im Universum – sie leuchten milliardenfach so hell wie die Sonne. Sie entstehen typischerweise in jungen Galaxien oder in Galaxien, die gerade eine Kollision erleben, da diese Galaxien viel Material haben, das sie in ihre schwarzen Löcher schütten können.

Blazare variieren manchmal drastisch in ihrer Helligkeit innerhalb kurzer Zeit, von Minuten bis Monaten, und nehmen manchmal um bis zu sechs Größenordnungen zu. Diese Aufhellung scheint zufällig zu sein, und ihre Ursache ist noch immer ein Rätsel.

Blazare wurden von allen möglichen Teleskopen, einschließlich des Event Horizon Telescope und des Fermi-Teleskops, bei einer Reihe von Wellenlängen entdeckt.

Blazar FAQs

Was ist der Unterschied zwischen Quasaren und Blazaren?

Quasare und Blazare sind die gleichen Objekte – Galaxien, die supermassereiche schwarze Löcher beherbergen, deren Jets in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Der Unterschied liegt im Betrachtungswinkel: Bei einem Blazar blicken wir auf den Jet hinunter, aber bei einem Quasar ist der Jet in einem größeren Winkel von uns weg gerichtet.

Sind Blazare schwarze Löcher?

Ein Blazar besteht aus einem supermassereichen schwarzen Loch, der Akkretionsscheibe und der Galaxie, die sie beherbergt.

Bildung von Blazaren

Nicht jede Galaxie mit einem supermassereichen Schwarzen Loch wird als Quasar oder Blazar sichtbar sein. Das Schwarze Loch muss „gut gefüttert“ sein, d. h. es muss reichlich Material in das Loch geleitet werden. Wenn sich die Materie immer näher an das Schwarze Loch heranbewegt und eine Akkretionsscheibe bildet, leuchtet sie im ultravioletten und sichtbaren Spektralbereich. Anstatt in das Schwarze Loch zu stürzen, werden einige der Teilchen in zwei riesige Jets umgelenkt, die senkrecht zur Akkretionsscheibe in entgegengesetzte Richtungen weisen. Diese Jets, die gewaltige Mengen von Teilchen enthalten, die sich mit einem Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, entwickeln Magnetfelder, die wiederum durch die Rotation der Scheibe verdreht werden.

Diese starken Jets emittieren bei allen Wellenlängen, von Radiowellen bis zu Röntgenstrahlen. Außerdem entstehen hochenergetische Gammastrahlen, wenn bereits hochenergetische Photonen zusammenstoßen.

Blazare bilden extrem aktive Kerne einiger Galaxien. Sie bestehen aus einem supermassereichen schwarzen Loch mit einer dichten, wirbelnden Materialscheibe, die die Energie für die mit nahezu Lichtgeschwindigkeit senkrecht auf die Scheibe gerichteten Materialstrahlen erzeugt. Wenn einer dieser Strahlen auf die Erde gerichtet ist, erscheint er besonders hell und der Kern wird als Blazar klassifiziert. (Bildnachweis: M. Weiss/Cfa)

Ist ein Blazar dasselbe wie ein Quasar?

Beide, Quasare und Blazare, sind an sich dasselbe. Beide sind aktive Galaxien, und beide beherbergen supermassereiche schwarze Löcher mit Jets. Der Unterschied zwischen Blazaren und Quasaren liegt im Betrachtungswinkel. Bei Blazaren blicken wir die Länge des Jets hinunter, während der Jet bei Quasaren in einem anderen Winkel ausgerichtet ist. Aus diesem Grund sehen wir bei Blazaren die energiereichsten Teilchen, die Gammastrahlen, wodurch Blazare von Natur aus heller sind.

Da wir eine aktive Galaxie genau betrachten müssen, um sie als Blazar zu erkennen, sind Blazare viel seltener als Quasare. Über eine Million Quasare und etwas mehr als 2800 Blazare sind im Million Quasar Catalog katalogisiert worden.

Ist das schwarze Loch in der Milchstraße ein Blazar?

Nein, das supermassereiche Schwarze Loch in der Milchstraße, Sagittarius A* (Sgr*), ist kein Blazar. Um als Blazar zu gelten, muss der Jet in unsere Sichtlinie zeigen. Sgr* ist auch kein Quasar. Das Schwarze Loch in der Milchstraße verbraucht derzeit nicht genug Material, um als Quasar zu gelten.

Sind sie gefährlich?

Nein, Blazare stellen keine Gefahr für die Erde oder irgendetwas auf ihr dar. Obwohl Blazare milliardenfach so hell leuchten wie die Sonne, sind sie extrem weit entfernt. Einer der Blazare, die der Erde am nächsten sind, ist Markarian 421. Er ist 134 Millionen Lichtjahre entfernt und hat eine Helligkeit von 13, was bedeutet, dass man mindestens ein 6-Zoll-Teleskop (15 Zentimeter) benötigt, um ihn zu sehen.

Was können wir von Blazaren über Physik lernen?

Die Fermi-Raumsonde der NASA entdeckte 2017 fünf weit entfernte Blazare (ihre Standorte sind hier in einem NASA-Videostandbild zu sehen). Die Blazare stammen aus der Zeit, als das Universum zwischen 1,9 und 1,4 Milliarden Jahre alt war (Bildnachweis: NASA’s Goddard Space Flight Center/Scott Wiessinger).

Blazare sind ideale Laboratorien für Bedingungen, die wir hier auf der Erde nicht nachahmen können. Sie sind relativistisch und haben hohe Energien, so dass wir Bereiche der Relativität und Teilchen mit sehr hoher Energie untersuchen können.

Blazare können uns auch Aufschluss über die Bedingungen im frühen Universum geben. Obwohl einige Blazare schwarze Löcher haben, die Milliarden Mal so groß sind wie die Sonne, existieren sie in einem Universum, das nur 10 % seines heutigen Alters hat. Bislang wissen wir nicht, wie supermassereiche Schwarze Löcher so schnell so groß werden können. Wenn Schwarze Löcher aus dem Kollaps eines massereichen Sterns entstehen, ist es für sie sehr schwierig, durch den Verzehr von Materie und Kollisionen mit anderen Schwarzen Löchern auf diese Größe zu wachsen. Das deutet darauf hin, dass etwas anderes am Werk ist, das uns Hinweise darauf geben könnte, wie die ersten Sterne und Galaxien entstanden sind.

Zusätzliche Ressourcen

Sehen Sie sich Bilder der Jets eines der am weitesten entfernten Blazare im Universum vom Nationalen Radioastronomie-Observatorium an. Finden Sie heraus, was im Inneren eines Blazars vor sich geht. Lesen und sehen Sie, wie das Fermi-Teleskop der NASA die extremsten und entferntesten Blazare entdeckt.

Bibliographie

NASA’s Imagine the Universe! Blazare https://imagine.gsfc.nasa.gov/observatories/satellite/compton/blazars.html

L. Costamante, „Blazars: an updated review“, Proceedings of Science, https://pos.sissa.it/362/035/pdf

Renato Falomo, Elena Pian, und Aldo Treves, „An optical view of BL Lacertae objects“, The Astronomy and Astrophysics Review, https://link.springer.com/article/10.1007/s00159-014-0073-z

A.P. Marscher, „Variabilität von Blazaren und Blazar-Modellen über 38 Jahre“, Galaxies, https://www.mdpi.com/2075-4434/4/4/37

B.S.P. Shen und P.D. Usher, „Photometrische Geschichte von BL Lacertae“, Nature, https://www.nature.com/articles/2281070a0

P.A. Strittmatter, et al. „Kompakte extragalaktische nichtthermische Quellen“, Astrophysical Journal, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1972ApJ…175L…7S/abstract

A. Tramacere und G. Tosti, „The physics of relativistic jets in the CHANDRA and XMM era“, New Astronomy Reviews, https://www.sciencedirect.com/topics/physics-and-astronomy/blazars