TU-Dortmund-Physikern gelingt ein revolutionär tiefer Blick in den

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Referat Hochschulkommunikation
15-218 vom 19.12.2015
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D-44227 Dortmund
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TU-Dortmund-Physikern gelingt ein revolutionär
tiefer Blick in den Hochenergie-Kosmos
Aktiver Galaxienkern mit MAGIC-Teleskopsystem auf La Palma beobachtet
Einem internationalen Forscherteam, an dem auch Wissenschaftlerinnen
und Wissenschaftler der TU Dortmund beteiligt sind, ist jetzt die Entdeckung
einer der am weitesten entfernten Quellen von hochenergetischer
Gammastrahlung
gelungen.
Der
aktive
Galaxienkern
mit
der
Katalogbezeichnung PKS 1441+25 wurde mit dem MAGIC (Major
Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov) Teleskopsystem auf der
Kanareninsel La Palma, mit den VERITAS Teleskopen in den USA und mit dem
Satellitenobservatorium Fermi-LAT beobachtet. Die Ergebnisse des
Forscherteams erscheinen in dieser Woche in der angesehenen
Fachzeitschrift „Astrophysical Journal Letters“.
PKS 1441+25 im Sternbild Bootes (der Bärenhüter) ist einer der beiden am
weitesten
entfernten
aktiven
Galaxienkerne,
die
jemals
im
höchstenergetischen Gammastrahlenbereich – bei Energien, die viele
Milliarden Mal größer sind als die des sichtbaren Lichts – beobachtet werden
konnten. Der Nachweis so weit entfernter Objekte in diesem Energiebereich
ist unter anderem deshalb so schwierig, weil höchstenergetische
Gammastrahlung auf ihrem Milliarden Lichtjahre langen Weg durch das
Universum durch Wechselwirkungen mit niederenergetischen Photonen
absorbiert wird. Diese niederenergetischen Photonen erfüllen das Universum
in Form eines diffusen extragalaktischen Hintergrundlichtes, das sozusagen
den
summarischen
Fingerabdruck
der
Entstehungsund
Entwicklungsgeschichte der Sterne und Galaxien im Kosmos bildet.
Untersuchungen der Gammastrahlung von Objekten wie PKS 1441+25
ermöglichen indirekt so auch einen Blick weit zurück in eine Zeit, in der die
Galaxien erst die Hälfte ihres heutigen Alters hatten.
Als im April 2015 das Large Area Telescope (LAT) auf dem Fermi-Satelliten
der NASA eine Phase erhöhter Aktivität bei PKS 1441+25 registrierte,
zögerten die Wissenschaftler der MAGIC Kollaboration, an dem die TU
beteiligt ist, nicht lange und richteten ihre Teleskope ebenfalls auf das
Objekt. „Die moderne Astrophysik ist heute mehr als je zuvor darauf
angewiesen, schnell auf besondere Ereignisse reagieren zu können und mit
vielen verschiedenen Instrumenten Strahlung aus unterschiedlichen
Wellenlängenbereichen zu registrieren. Bei MAGIC sind wir ideal auf solche
Kampagnen vorbereitet. Die erfolgreichen Beobachtungen von PKS 1441+25
unterstreichen das in eindrucksvoller Weise“, erklärt Dr. Elina Lindfors
(Universität
Turku,
Finnland),
die
bei
MAGIC
für
die
Gammastrahlenbeobachtungen von PKS 1441+25 verantwortlich zeichnete.
Kontakt:
Martin Rothenberg
Telefon: (0231) 755-6412
Fax: (0231) 755-4664
[email protected]
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Abgesehen von der großen Entfernung sind die Beobachtungen von PKS
1441+25 auch deshalb von großem Interesse für die Astronomen, weil es sich
hier um einen aktiven Galaxienkern aus der Klasse der sogenannten
„Flachspektrum-Radioquasare“ (FSRQs) handelt. Die enormen Leuchtkräfte
der FSRQs gehen auf Schwarze Löcher in ihren Zentren zurück, die mehrere
hundert Millionen Mal so massereich wie unsere Sonne sein können. Auf
Grund ihrer gewaltigen gravitativen Anziehungskraft bildet sich ein stetiger
Strom von Materie, die auf das Schwarze Loch zustürzt. Dabei werden einige
Teilchen zu enormen Energien beschleunigt und verursachen die
Hochenergie-Emission dieser kosmischen Gammastrahlenquellen. Die
FSRQs gelten insbesondere als mögliche Quellen der kosmischen
Hochenergie-Neutrinos, die kürzlich unter maßgeblicher Beteiligung der
Arbeitsgruppe um Prof. Wolfgang Rhode (TU Dortmund) mit dem IceCube
Experiment am Südpol nachgewiesenen wurden.
„Um den physikalischen Bedingungen, die in diesen kosmischen
Teilchenbeschleunigern herrschen und die zur Entstehung von
höchstenergetischer Gammastrahlung und Neutrinos führen, auf den Grund
zu gehen, müssen wir die gewaltigen Datenströme, die von unseren
Teleskopen produziert werden, ressourcenschonend auswerten. Genau an
dieser Schnittstelle zwischen Experiment und Big Data Science können wir
hier an der TU Dortmund auch über den Sonderforschungsbereich 876
entscheidende Beiträge liefern”, so Prof. Rhode.
Die Forscher planen nun weitere Untersuchungen von PKS 1441+25 und
ähnlichen Objekten im Rahmen der kürzlich gegründeten regionalen
Forschungszentren RAPP (Ruhr Astroparticle-Plasma Physics Center; RuhrUniversität Bochum, TU Dortmund und Universität Duisburg-Essen) und
WECAP (Würzburg-Erlangen Center for Astroparticle Physics; Universitäten
Erlangen und Würzburg). Dabei sollen neben den MAGIC Teleskopen
insbesondere auch die Neutrinodetektoren IceCube am Südpol und
ANTARES/KM3NeT im Mittelmeer zum Einsatz kommen.
Zusätzliche Informationen:
Das MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov)
Teleskopsystem befindet sich auf etwa 2200 Meter über dem Meeresspiegel
als Teil der Europäischen Nordsternwarte am Roque de los Muchachos auf
der Kanareninsel La Palma. Die beiden Teleskope des Systems haben jeweils
einen Hauptspiegeldurchmesser von 17 Metern und messen mit weltweit
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einzigartiger Empfindlichkeit im Energiebereich zwischen 25 GeV und 50 TeV.
Der Nachweis der Gammastrahlung geschieht dabei mittels der abbildenden
Luftschauer-Cherenkovmethode
über
die
Beobachtung
von
Wechselwirkungen der höchstenergetischen Teilchen in der Erdatmosphäre.
MAGIC wird in einer internationalen Kollaboration von etwa 160
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern von Instituten aus Deutschland,
Spanien, Italien, der Schweiz, Polen, Finnland, Bulgarien, Kroatien, Indien und
Japan betrieben.
Website der MAGIC Kollaboration:
https://wwwmagic.mpp.mpg.de/
Fachpublikation in „Astrophysical Journal Letters“:
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2041-8205/815/2/L23
Bilderläuterung
Künstlerische Darstellung eines Flachspektrum-Radioquasars. Bild: NASA
Video zu den Beobachtungen von PKS 1441+25:
https://www.youtube.com/watch?v=AJh7fq7tYfg&feature=youtu.be
Ansprechpartner für Rückfragen:
Prof. Wolfgang Rhode
Fakultät Physik
Telefon: 0231-755 3550
E-Mail: [email protected]
Die Technische Universität Dortmund hat seit ihrer Gründung vor 47 Jahren
ein besonderes Profil gewonnen, mit 16 Fakultäten in Natur- und
Ingenieurwissenschaften, Gesellschafts- und Kulturwissenschaften. Die
Universität zählt rund 33.550 Studierende und 6.200 Mitarbeiterinnen und
Mitarbeiter, darunter etwa 300 Professorinnen und Professoren. Das
Lehrangebot umfasst rund 80 Studiengänge. In der Forschung ist die TU
Dortmund in vier Profilbereichen besonders stark aufgestellt: (1) Produktion
und Logistik, (2) Chemische Biologie und Biotechnologie, (3) Modellbildung,
Simulation und Optimierung komplexer Prozesse und Systeme sowie (4)
Jugend-, Schul- und Bildungsforschung. Beim QS-Ranking „Top 50 under 50“
belegt die TU Dortmund Platz fünf der bundesdeutschen Neugründungen und Platz eins
in NRW.
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