Aktive Galaxie

Die aktive Galaxie M87 mit Jet

Unter der Klasse der aktiven galaktischen Kerne (englisch: Active Galactic Nuclei, kurz AGN) werden bestimmte astrophysikalische Erscheinungen wie Quasare, Radiogalaxien, Seyfert-Galaxien, LINER Galaxien und BL Lacertae-Objekte zusammengefasst.

Die drei wichtigsten Eigenschaften von AGN sind:

1. Die aktiven galaktischen Kerne erscheinen auf Aufnahmen sternförmig. Auf Bildern sind diese Objekte zunächst kaum (oder gar nicht) von Sternen zu unterscheiden. Die Spektren dieser Objekte enthüllen aber, dass es sich nicht um Sterne handelt. Durch Multiwellenlängen-Analysen ist man der wahren Natur dieser Objekte auf die Spur gekommen.
2. Die AGNs gehören zu den leuchtkräftigsten Objekten im Universum und sind daher auch auf große Entfernungen noch gut zu erkennen.
3. Das Gebiet, das die Strahlung eines AGNs aussendet, ist in etwa von der Größe unseres Sonnensystems.

Ein AGN besteht in der Kernregion aus einem supermassereichen Schwarzen Loch, um das sich eine Akkretionsscheibe bildet. Senkrecht zur Ebene dieser Akkretionsscheibe bildet sich ein gebündelter Jet ab (Länge bis zu Megaparsec). Oberhalb der Akkretionsscheibe befindet sich die so genannte Broad-Line-Region (BLR), d. h. eine Region, in der sich stark ionisierte Wolken mit hohen Geschwindigkeiten (etwa 1000 bis 10000 km/s) bewegen, was sich im beobachteten Spektrum der Quelle durch stark verbreiterte Linien bemerkbar macht. Oft ist diese Kernregion noch von einem Staubtorus umgeben. Weiter außerhalb befindet sich die Narrow-Line-Region (NLR), in der sich, ähnlich zur BLR, Wolken befinden, welche sich aber langsamer bewegen (etwa 100 km/s). Daher sind diese Emissionslinien im Spektrum weniger stark verbreitert. Dieses Standardmodell der AGN wurde 1995 von Urry und Padovani veröffentlicht.

Welchen AGN-Typ man nun beobachtet, hängt (a) von dem Winkel zwischen Beobachter und der Achse des Jets ab, (b) wie viel Masse das Schwarze Loch besitzt und (c) wie viel Masse das schwarze Loch akkretiert.
Bei den hochenergetischen Blazaren geht man von wenigen Grad von der Rotationsachse aus, man sieht also direkt auf den Jet. Bei anderen Objekten (z.B. Seyfertgalaxien) dagegen sieht man kein charakteristisches Signal der Akkretionsscheibe und keine stark verbreiterten Emissionslinien, da man hier im 90°-Winkel zur Jetachse auf das Objekt sieht und somit der Staubtorus die Sicht auf die innere Region des AGN verdeckt.

Der aktive Kern von M51

Die Jets bestehen aus Materie, welche die Kernregion nahezu mit Lichtgeschwindigkeit ausstößt. Wahrscheinlich wird der Jet beschleunigt, indem Magnetfeldlinien durch Frame-Dragging in der Ergosphäre des Schwarzen Lochs "aufgewickelt" werden und nach den Gesetzen der Magnetohydrodynamik ein sehr hoher magnetischer Druck entsteht, der das Material herausdrückt. Die spiralförmig angeordneten Magnetfeldlinien sorgen dann auch für die Bündelung des Strahls. Innerhalb dieser Jets bewegen sich Plasmoide, so genannte Blobs, von denen sehr starke, sehr harte Strahlung ausgeht. Solche Ausbrüche spielen sich meist auf Zeitskalen von Tagen ab.
Einer der intensivsten Ausbrüche, der von dem Gamma-Teleskop EGRET bei einem Blazar beobachtet wurde, zeigte eine Intensitätsverdoppelung innerhalb weniger Stunden. Aktivere Phasen sind bei AGN in Zeiträumen von Wochen und Monaten zu beobachten, während die ruhigeren Phasen länger anhalten.

Sowohl AGN als auch ihre Akkretionsscheiben, Jets und Tori sind Gegenstand heutiger Forschung.

Beobachtungen am Pierre-Auger-Observatorium identifizierten die AGN als Quelle des hochenergetischsten Anteils der Kosmischen Strahlung [1].

Literatur

• Donald E. Osterbrock: Astrophysics of Gaseous Nebulae and Active Galactic Nuclei, Palgrave Macmillan, 2005
• Julian H. Krolik: Active Galactic Nuclei: From the Central Black Hole to the Galactic Environment, Princeton University Press, 1998
• Bradley M. Peterson: An Introduction to Active Galactic Nuclei, Cambridge University Press, 1997

Siehe auch

• Gravitationsenergie als Energiequelle für die beobachteten Prozesse.

Weblinks

• Informationen zu AGNs