Schräges im Zentrum von Centaurus A

6. August 2010 von Leonard Burtscher in Galaxien

Centaurus A ist wohl eine der beeindruckendsten Galaxien in unserer unmittlebaren kosmischen Nachbarschaft. In ihr sieht man sehr deutlich eine Galaxie, die wohl vor etwa 300 Millionen Jahren mit ihr verschmolzen ist, was die These der Galaxien-Mergers eindrucksvoll demonstriert. Centaurus A ist darüberhinaus die zweigrößte Radioquelle am Himmel (nach der Milchstraße) und eine der ersten identifizierten extragalaktischen Radioquellen.
 
 
In dieser sehr tief belichteten Aufnahme von Centaurus A sieht man eine ganz Serie an Wellen, die konzentrisch um das Zentrum der Galaxie angeordnet sind. Wie bei einem Stein, den man ins Wasser wirft, entstanden diese Dichtewellen vermutlich durch die Kollision einer Spiralgalaxie (dunkles Band in der Mitte) mit einer viel größeren elliptischen Galaxie (umgebendes Halo) vor etwa 300 Millionen Jahren.
Quelle: E. Peng and H. Ford (JHU), K. Freeman (ANU), R. White (STScI), CTIO, NOAO, NSF / APOD
Vor gut zwei Jahren war ich am Cerro Paranal und habe in mehreren Nächten (unter hervorragenden Bedingungen, nicht wie dieses Jahr bei Regen und Sturm...) diese Galaxie mit dem VLT-Interferometer im mittleren Infrarotbereich (8-13 Mikrometer) beobachtet. Nun ist mein Paper dazu fertig und akzeptiert. Heute ist es auf dem freien Preprint-Server arXiv unter dem Titel "Resolving the nucleus of Centaurus A at mid-IR wavelengths" abrufbar.
Mit den meisten optischen Interferometern ist es derzeit noch nicht möglich, wie im Radiobereich, aus den gewonnen Daten direkt Bilder zu rekonstruieren. Es gibt Ausnahmen (wie die schöne Aufnahme von Epsilon Aurigae, über die Jan vor kurzem geschrieben hat), aber meistens bedient man sich der aufgenommenen "Visibilities" und vergleicht diese mit Modell-Visibilities. Das funktioniert so: Man erzeugt (fast beschämend einfache) Modelle der Mitt-Infrarot-Strahlung der Quelle und berechnet die Visibilities dieses Modells, vergleicht diese Visibilities mit den gemessenen Daten und verändert die Modell-Parameter so lange bis man innerhalb des gewählten Modells die bestmögliche Übereinstimmung zwischen Modell-Daten und gemessenen Daten gefunden hat.
Für Centaurus A wollten wir mit den nun vorhanden Daten zunächst die von meinem Doktorvater Klaus Meisenheimer vor drei Jahren publizierte These prüfen, dass sich die Emission zusammensetzt aus thermischer Emission (z.B. von Staub) und aus nicht-thermischer Emission, die vermutlich aus dem Radiojet von Centaurus A stammt. In der Tat stammt etwa die Hälfte der Emission von einer nicht aufgelösten Quelle, die aus den 2007 durchgeführten Vergleichen mit dem Spektrum der Radio-Quelle wahrscheinlich nicht-thermische Strahlung ist. Das heißt aber vor allem, dass die andere Hälfte der Strahlung aus dem Parsec-Bereich aufgelöst ist und nicht vom Radio-Jet kommt.
 
 
Aus den interferometrischen Centaurus-A-Daten rekonstruierte Helligkeitsverteilung der nuklearen Mitt-Infrarot-Strahlung von Centaurus A. Quelle: Burtscher et al., 2010
Weiterhin wollten wir die Struktur der thermischen Strahlung auflösen. Dies ist uns wahrscheinlich gelungen (Details stehen im Paper...) und es zeigt sich eine dünne Staub-Scheibe von etwa 1.4 x 0.65 Parsec Größe, deren große Halbachse in dem eher unerwarteten Positionswinkel von 10° (östlich der Nord-Richtung) -- mit nur 40° Unterschied zum Radio-Jet -- orientiert ist. Dies ist deshalb unerwartet, weil man in den einfachsten AGN-Modellen eine senkrechte Orientierung zum Radio-Jet erwarten würde.
Auch wenn das Modell sehr simpel ist, ist es nicht trivial aus den beobachteten Daten einfach nur Größe und Positionswinkel einer solchen Scheibe abzuleiten. Daher ist der nächste Schritt nun eine Untersuchung weiterer Daten, auch mit Vergleich von historischen Daten,  um die Punktquelle noch besser von der ausgedehnten Emission abtrennen zu können und mehr über die Struktur von Centaurus A auf sub-Parsec-Skala zu erfahren.
Außerdem wollen wir unsere Beobachtungen mit Simulationsrechnungen wie denen von Philip Hopkins vergleichen, um die physikalischen Bedingungen, die zu so einer Scheibe geführt haben könnten, einschränken zu können.

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