BL Lacertae-Objekte

BL-Lacertae-Objekte, auch Lacertiden oder BL Lac genannt, sind aktive galaktische Kerne und gehören neben den Quasaren zu den leuchtstärksten bekannten Objekten.

Entdeckung

Erstmals wurde 1929 von Cuno Hoffmeister ein solches Objekt entdeckt und als veränderlicher Stern im Sternbild Eidechse (Lacerta) mit der für Veränderliche üblichen Bezeichnung BL klassifiziert, dessen Variationen der Helligkeit allerdings irregulär waren. Erst 1968 fand man bei Messungen mit einem Radioteleskop heraus, dass es sich bei diesem Objekt BL Lacertae um eine starke Radioquelle handelt, die ebenfalls variabel ist. Gleichzeitig fand man mehrere andere Objekte dieses Typs, wobei sich die Besonderheiten dieser Objekte zeigten.

Eigenschaften

Die BL-Lacertae-Objekte zeichnen sich insbesondere durch drei Eigenschaften aus:

1. Kontinuierliches Spektrum ohne Linien

Bei der Beobachtung von Sternen wird in der Astrophysik normalerweise anhand der im Spektrum eines Sterns gefundenen Absorptions- und Emissionslinien etwas über seine physikalische und chemische Beschaffenheit ausgesagt. Das Spektrum von BL Lac und anderer Objekte dieses Typs weist allerdings keine derartigen Linien auf und lässt somit auch keine Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Objekts zu. Einzig ein kleiner Nebel um BL Lac herum ließ sich später spektroskopieren und stellte sich als eine Riesengalaxie heraus, der aufgrund ihrer Rotverschiebung von 0,0688 eine Entfernung von 800 Millionen Lichtjahren zugewiesen wurde. Also sind diese Objekte - ähnlich wie die Quasare, die allerdings ein Linienspektrum aufweisen - so leuchtstark, dass sie eine ganze Galaxie überstrahlen können.

2. Helligkeitsvariation im gesamten Spektrum

Alle bisher bekannten BL-Lac-Objekte weisen eine nicht periodisch veränderliche Leuchtkraft über ihr gesamtes Spektrum auf, wobei dieses Spektrum bisher nur durch die Möglichkeiten der Messung (vom Radio- bis in den Röntgenbereich) eingegrenzt werden kann. Diese Änderungen können in der Größenordnung von Stunden liegen und grenzen dadurch die Größe dieser Objekte stark ein, da sie nicht größer sein können als die Entfernung, die das Licht in dieser Zeit zurücklegt. Darum muss man davon ausgehen, dass es sich um sehr kompakte Objekte handelt, die nicht größer als unser Sonnensystem sind.

3. Polarisation des emittierten Lichts

Die emittierte Strahlung der BL Lac-Objekte ist über das gesamte Spektrum stark (bis zu 20 %) polarisiert, wobei sowohl die Polarisation als auch die Helligkeit variabel ist.

Erklärungen

Ihre unglaublich hohe Leuchtkraft erhalten die BL-Lac-Objekte (wie auch die Quasare) nicht wie Sterne durch Kernfusion von Wasserstoff zu schwereren Elementen. BL-Lac-Objekte enthalten schwarze Löcher mit Massen die das Milliardenfache der Sonnenmasse erreichen können. Die abgestrahlte Energie kommt von Materie, die von diesen schwarzen Löchern angezogen wird. Beim Absturz zum schwarzen Loch gibt diese Materie Energie ab, die näherungsweise den Wert mc² erreicht. Das ist mehr als zehnfach mehr, als durch die Verschmelzung der gleichen Menge Wasserstoff in einem Stern frei werden würde.

Einige BL-Lac-Objekte strahlen so stark, dass sie das gesamte von der sie umgebenden Galaxie emittierte Licht überstrahlen. Dadurch ist es bei diesen Objekten nicht möglich, aufgrund der Rotverschiebung der Galaxie eine Entfernung anzugeben.

Ausgehend von den oben beschriebenen Eigenschaften konnte ein schlüssiges Modell zur Beschreibung der BL-Lac-Objekte gefunden werden. Es handelt sich wie bei den Quasaren um massereiche schwarze Löcher im Zentrum einer aktiven Galaxie. Aufgrund des nicht thermischen Spektrums und der deutlichen Polarisation kann es sich nicht um gewöhnliche Sterne handeln. Man geht heute davon aus, dass die Quelle der Strahlung relativistische Plasmaströme sind, die kollimiert vom Zentrum des Objektes ausgestoßen werden, den sogenannten Jet. Die emittierte Strahlung hat die Eigenschaften einer Synchrotronstrahlung. Wie bei den Quasaren wird auch hier außerdem thermische Strahlung durch die Akkretionsscheibe emittiert, die ihr Maximum aber bei sehr kurzen Wellenlängen hat. Der wesentliche Unterschied zwischen BL-Lac-Objekten und radiolauten Quasaren liegt im Blickwinkel, unter dem wir die Objekte beobachten können bzw. in der Galaxie, in der sie liegen. Bei einem BL-Lac-Objekt schaut man direkt in den Jet: Der Winkel zwischen Jetachse und Beobachtungsrichtung ist sehr gering. Der Jet dominiert das Spektrum des Objektes. Bei Quasaren schaut man nicht direkt in den Jet und es werden zusätzlich breite Emissionslinien beobachtet. Diese Emissionslinien werden von Gaswolken ausgestrahlt, die durch die Strahlung der Akkretionsscheibe angeregt werden. Dafür müssen aber in der Nähe des Zentrums ausreichend hohe Gaskonzentrationen vorhanden seien. Von den radioschwachen Quasaren unterscheiden sich die BL-Lac-Objekte zudem durch den oben erwähnten Plasmajet, der orthogonal zur Akkretionsscheibe steht.