Blasare gehören zu den außergewöhnlichsten und gleichzeitig am schwersten greifbaren Phänomenen unseres Universums, da sie sich dynamisch und unvorhersehbar verhalten. Es handelt sich bei ihnen um weit entfernte Galaxien, die extrem schmale Jets aus leuchtender Materie mit unvorstellbarer Wucht fast direkt auf die Erde feuern.
Bislang haben Forscher:innen das charakteristische Flackern dieser hochenergetischen Strahlung mit theoretischen Modellen erklärt, die sich fast ausschließlich auf sehr kurze Beobachtungszeiträume von wenigen Tagen stützten. Wenn man ein solches gigantisches astronomisches Objekt jedoch über zwei volle Jahrzehnte hinweg akribisch betrachtet, bricht dieses etablierte Erklärungsmodell der Astrophysik in sich zusammen.
Das Ende der Blazar-Modelle
Genau das ist jetzt bei der Langzeitbeobachtung des massereichen Blasars PKS 2155–304 geschehen, der rund 1,5 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt im Sternbild Südlicher Fisch liegt. Die Astrophysikerin Alicja Wierzcholska von der Polnischen Akademie der Wissenschaften im polnischen Krakau und Michael Zacharias von der deutschen Universität Heidelberg haben dazu umfangreiche Daten der Weltraumteleskope Swift und Fermi der US-Raumfahrtbehörde Nasa ausgewertet.
Ihre wissenschaftliche Analyse umfasst fortlaufende Aufzeichnungen aus den Jahren 2005 bis 2024 und brachte Muster zutage, die bisherige Annahmen eindeutig widerlegen, wie in einer im Wissenschaftsmagazin Journal of High Energy Astrophysics veröffentlichten Studie zu lesen ist. Bisher ging die Fachwelt fest davon aus, dass optisches Licht und Röntgenstrahlung stets synchron heller und dunkler werden müssten, wenn sie logischerweise von ein und derselben Elektronenpopulation stammen.
Die gesammelten Langzeitdaten zeigten diese weithin erwartete Verbindung jedoch in keinem der penibel untersuchten Zeiträume, was grundlegende Zweifel an der bisherigen astrophysikalischen Lehrmeinung aufkommen lässt. Diese glasklare Inkonsistenz führt die Wissenschaftler:innen zu der zwingenden Schlussfolgerung, dass die gebündelte Strahlung nicht durch einen einzigen, stetigen Mechanismus innerhalb einer bestimmten Jet-Zone entsteht.
Vielmehr deuten die von den Weltraumteleskopen übermittelten Daten stark darauf hin, dass den verschiedenen Strahlungsausbrüchen jeweils unterschiedliche physikalische Prozesse zugrunde liegen. Solch komplexe und vielschichtige Vorgänge in den Tiefen des Alls lassen sich mit kurzen, eng getakteten Beobachtungskampagnen schlichtweg nicht zuverlässig und vollumfänglich erfassen.
Ein Knick im Röntgenspektrum wirft Fragen auf
Den entscheidenden Hinweis lieferte eine Messung im April 2012, als der Blasar eigentlich eine ruhige Phase ohne erkennbare Strahlungsausbrüche durchlief. Trotz dieser scheinbaren Inaktivität registrierten die Teleskope einen unerklärlichen Knick im gemessenen Röntgenlicht bei exakt 4,9 Kiloelektronenvolt, der sich mit dem reinen Elektronen-Modell absolut nicht erklären lässt.
Dieses spezifische Signal, das völlig isoliert von den sonst üblichen Gammastrahlen-Daten auftrat, ist das ungewöhnlichste Detail der gesamten zwanzigjährigen Aufzeichnungen, wie Earth.com berichtet. Es belegt unmissverständlich und datenbasiert, dass während dieser scheinbar völlig ruhenden Phase ein zusätzlicher physikalischer Mechanismus in dem Sternensystem am Werk gewesen sein muss.
Wierzcholska folgert aus diesem überraschenden Datenpunkt, dass in den fernen Jets nicht nur leichte Elektronen umherschwirren, sondern deutlich massereichere Teilchen wie Protonen mit enormer Wucht aufeinanderprallen. Erst die heftigen Kollisionen dieser schweren Materiebausteine liefern eine schlüssige Erklärung für das unerwartete Signal und zwingen die Fachwelt nun zum Umdenken.
Die Jagd nach den kosmischen Geisterteilchen
Diese neue astrophysikalische Erkenntnis hat weitreichende Folgen für die gesamte Teilchenphysik, da Theoretiker:innen zunehmend davon ausgehen, dass in solchen extremen Situationen auch sogenannte Neutrinos entstehen. Neutrinos sind subatomare Teilchen mit nahezu keiner messbaren Masse, die extrem selten mit normaler Materie interagieren und daher auf der Erde nur mit gigantischen, tief unter dem Eis oder der Erde verborgenen Detektoren nachweisbar sind.
Sollte das gemessene Signal aus dem Jahr 2012 tatsächlich von kollidierenden Protonen stammen, wären Blasar-Jets nicht nur Quellen enormer Strahlung, sondern auch elementare Produktionsstätten für diese hochgradig rätselhaften Hochenergie-Neutrinos. Allerdings müssen künftige astronomische Beobachtungen erst noch verifizieren, wie verlässlich und regelmäßig Blasare solche Signale wirklich aussenden, da die aktuelle Studie vorerst lediglich eine isolierte Momentaufnahme darstellt und Gewissheit in der Wissenschaft viel Zeit benötigt.
