Neutrino trifft zeitgleich mit fernem Blazarstrahl ein

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Illustrationscredit: DESY, Labor für Wissenschaftskommunikation

Beschreibung: Mit Geräten, die unter dem Südpol der Erde tief im Eis eingefroren sind, hat die Menschheit anscheinend ein Neutrino aus dem fernen Universum entdeckt. Falls das bestätigt wird, markiert es den ersten eindeutigen Nachweis kosmologisch weit entfernter Neutrinos und den Beginn eines beobachteten Zusammenhangs zwischen energiereichen Neutrinos und kosmischer Strahlung, die durch mächtige Ströme aus aufflackernden Quasaren (Blazare) erzeugt werden.

Nachdem der antarktische IceCube-Detektor im September 2017 ein energiereiches Neutrino gemessen hatte, begannen viele der weltweit größten Observatorien mit der Suche nach seinem Gegenstück im sichtbaren Licht. Und sie fanden es. Ein solches Gegenstück wurde unter anderem vom Weltraumobservatorium Fermi der NASA ermittelt, welches herausfand, dass der Gammastrahlenblazar TXS 0506+056 in der richtigen Richtung stand und die Gammastrahlen eines Blitzes fast exakt zeitgleich mit dem Neutrino eintrafen. Obwohl diese und weitere Übereinstimmungen von Position und Zeit statistisch stark sind, warten Astronomen weitere ähnliche Zusammenhänge zwischen Neutrinos und Blazar-Licht, um ganz sicher zu gehen.

Diese künstlerische Darstellung zeigt einen Teilchenstrahl, der von einem Schwarzen Loch im Zentrum eines Blazars ausströmt.

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Die Einsteinkreuz-Gravitationslinse

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Bildcredit und Bildrechte: J. Rhoads (Arizona State U.) et al., WIYN, AURA, NOAO, NSF

Beschreibung: Die meisten Galaxien haben einen einzigen Kern – hat diese Galaxie vier? Astronomen kommen zu dem seltsamen Schluss, dass der Kern der umgebenden Galaxie auf diesem Bild nicht einmal sichtbar ist, sondern dass das Kleeblatt in der Mitte vielmehr aus Licht besteht, das von einem Quasar im Hintergrund abgestrahlt wird.

Das Gravitationsfeld der im Vordergrund sichtbaren Galaxie bricht das Licht dieses fernen Quasars in vier Einzelbilder. Für eine Illusion wie diese muss der Quasar exakt hinter dem Zentrum einer massereichen Galaxie liegen. Der Effekt ist als Gravitationslinseneffekt bekannt, dieser spezielle Fall ist als Einsteinkreuz. Noch seltsamer ist, dass die relative Helligkeit der Bilder des Einsteinkreuzes variiert, weil sie gelegentlich durch zusätzliche Mikrolinseneffekte einzelner Sterne in der Vordergrundgalaxie verstärkt wird.

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Vier Quasarbilder umgeben eine Galaxienlinse

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Bildcredit: ESA/Hubble, NASA, Sherry Suyu et al.

Beschreibung: Das Seltsame an dieser Gruppe aus Lichtern in der Mitte ist, dass vier davon derselbe ferne Quasar sind, weil die Galaxie im Vordergrund – in der Mitte der Quasarbilder und hier vorgestellt – als unruhige Gravitationslinse wirkt. Vielleicht noch seltsamer ist, dass man durch Beobachtung des Flackerns dieses Quasars im Hintergrund die Expansionsgeschwindigkeit des Universums schätzen kann, weil die Flackerabläufe zunehmen, wenn die Expansionsgeschwindigkeit steigt. Manche Astronomen sehen das Verrückteste darin, dass diese mehrfach abgebildeten Quasare ein Hinweis auf ein Universum sind, das etwas schneller expandiert als mithilfe verschiedener Methoden, die für das frühe Universum gelten, geschätzt wurde. Das ist so, weil … nun ja, niemand weiß, warum. Zu den Gründen könnte eine unerwartete Verteilung Dunkler Materie, ein unerwarteter Gravitationseffekt oder etwas ganz Anderes zählen. Vielleicht beseitigen künftige Beobachtungen und Analysen dieses und ähnlich gebrochener Quasarbilder diese Unklarheiten.

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Zeittunnel

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Credit und Bildrechte: Johannes Schedler, Panther Observatory; Zusätzliche Bilddaten: Ken Crawford, Rancho Del Sol Observatory

Beschreibung: Auf dieser kosmischen Ansicht sind gezackte Sterne in der Nähe, verschwommene Galaxien hingegen sind weit im Universum verstreut. Dieses hübsche Bild zeigt ungefähr 1/2 Grad am Himmel, es ist das Ergebnis eines Projekts des Astronomen Johannes Schedler – ein Blick in die Vergangenheit bis zu einem 12,7 Milliarden Lichtjahre entfernten Quasar. Der Quasar ist im voll aufgelösten Bild in der Mitte an einer Stelle, die durch kurze, senkrechte Linien markiert ist, gerade so sichtbar.

Der Quasar ist der wirklich helle Kern einer jungen, aktiven Galaxie und wird von einem sehr massereichen Schwarzen Loch mit Energie versorgt. Kürzlich fand man heraus, dass er eines der fernsten Objekte ist, die wir kennen. Da sich Licht mit endlicher Geschwindigkeit ausbreitet, sieht man die Galaxien, die in der Ferne zurückweichen, so, wie sie in einer immer weiter zurückliegenden Vergangenheit aussahen. Den Quasar sehen wir so wie vor ungefähr 12,7 Milliarden Jahren, als das Universum erst 7 Prozent seines jetzigen Alters hatte. Die Ausdehnung des Universums sorgte für eine Rotverschiebung des Lichtes. Schedler fügte zusätzlich Bilddaten im nahen Infrarotbereich hinzu, die der Projektmitarbeiter Ken Crawford beisteuerte, um den fernen Quasar aufzuspüren, dessen gemessene Rotverschiebung 6,04 beträgt.

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