Jet (Astronomie)

Protostern mit Jet und Herbig-Haro-Objekt

Jet des schwarzen Lochs im Zentrum der GalaxieM87

Einkosmischer Jetbeschreibt in derAstronomieeinen gerichteten (kollimierten)Gas-Strom, meist von einemaktiven galaktischen Kernausgehend. Manche Jets können sich überLichtjahrehinaus strecken und mit beinaheLichtgeschwindigkeitdurch den Raum rasen, sie werden dann alsrelativistischeJets bezeichnet.

Entstehung

Jets entstehen, wenn einObjektGasaus einerrotierenden Scheibeansammelt (akkretiert). Nur ein Teil des Scheibengases erreicht das Objekt, der andere Teil strömt senkrecht zur Rotationsebene vom Objekt weg. Die Kollimation kommt entweder geometrisch zustande durch den Innenrand der Akkretionsscheibe oder durchmagnetische Felder.

Für die Entstehung von Jets sindmagnetohydrodynamische Prozessebedeutend, wobei die Details noch nicht vollständig verstanden sind. Jets werden immer im Zusammenhang mitAkkretionbeobachtet, dem Einfall von Materie aus der zirkumstellaren Umgebung oder von einem Begleitstern auf einenkompakten Stern.Dabei wird derDrehimpulsaus einerAkkretionsscheibemit einem hochkollimierten magnetischen Ausfluss effektiv abgeführt. Nach heutiger Vorstellung wird die Energie und der Drehimpuls aus der Scheibe durch ein magnetischesDrehmomentextrahiert, welches durch ein aufgewickeltes magnetisches Feld in der Akkretionsscheibe entsteht. Wenn derInklinationswinkelklein genug ist, können magnetische Kräfte die Materie entlang derFeldlinienbeschleunigen. Jenseits desAlfvénpunkteswird die Materie auch durch dieLorentzkraftbeschleunigt. Die Kollimation des Jets wird durch magnetische Kräfte aufgrund dertoroidalenStruktur des Magnetfelds bzw. durch einen höheren Gasdruck in der Korona der Akkretionsscheibe erreicht.

Vorkommen

Jets kommen bei praktisch allen aus einer Scheibe akkretierenden Objekten vor, vonschwarzen Löchern(insbesondere inaktiven galaktischen Kernen) bis zu gerade entstehendenProtosternen.Die Jets vonQuasarenkönnen viele tausendLichtjahrelang sein und sich mit nahezuLichtgeschwindigkeitbewegen.

2007 wurde der bisher längste Jet entdeckt, der von einem supermassereichen schwarzen Loch in der aktiven Galaxie CGCG 049-033 ausstrahlt. Die Radiostrahlung des 1,5 Mio. Lichtjahre langen Jets zielt auf die nahe gelegene Galaxie ab. Gerieten Planeten in seine Schusslinie, würde das ihre Atmosphäre ionisieren und alles Leben auslöschen.

Wenn Jets auf dichteinterstellare Materietreffen, bilden sichStoßfrontenaus. Diese werden bei den Jets vonProtosternen,T-Tauri-SternenundHerbig-Ae/Be-SternenHerbig-Haro-Objektegenannt.

In der stellaren Astrophysik sind Jets auch bei wechselwirkendenDoppelsternsystemenwiesymbiotischen Sternen,Röntgendoppelsternenundkataklysmischen Veränderlichennachgewiesen worden.

Scheinbare Überlichtgeschwindigkeit

Bei Jets, die sich mit wenigstens 70,7 Prozent =¹⁄_{${\sqrt {2}}$}derLichtgeschwindigkeitund in einem Winkelbereich zwischen −90° und +90° auf den Beobachter zubewegen, kann es scheinbar zuÜberlichtgeschwindigkeitkommen. Dies ist so zu erklären, dass das Licht des sich nähernden Jets eine immer kürzere Zeit benötigt, um zum Beobachter zu gelangen. Dadurch sieht es für den Beobachter so aus, als bewege sich der Jet intransversalerRichtung überlichtschnell. (siehe:Überlichtgeschwindigkeit → Kosmische Jets)

Jets, die sich nicht im oben genannten Winkelbereich bewegen, sich also vom Beobachter entfernen, erscheinen entsprechend langsamer, da das Licht in diesem Fall einen immer längeren statt kürzeren Weg zurücklegen muss. Bewegen sie sich hingegen in rein transversaler Richtung, so kann ihre reale Geschwindigkeit beobachtet werden.

Strahlung

Im Falle aktiver Galaxien sind die Wolken vor allem imRadiobereichgut messbar. Zehn aktive Galaxienkerne (hauptsächlichBlazare) wurden von den TeleskopenEGRETundCOMPTELim hochenergetischen MeV- bis GeV-Bereich gemessen. Als Erklärung der Quelle dieser außergewöhnlich energiereichen Strahlung werden verschiedene Modelle diskutiert, u. a. die „niederenergetische “Synchrotronstrahlungdes Jets selbst, die durch deninversen Compton-Effektdurch Stoßprozesse mit hochenergetischen Jetelektronenin dieses Energieregime gestreut wird, oder aberPhotonen,die von den Wolken in den Jet gestreut werden und dort ebenfalls eine Invers-Compton-Streuung zu höheren Energien erleiden.

Jets sind Quellen einernicht isotropenEnergieabstrahlung, da aufrelativistischeGeschwindigkeit beschleunigte Jets die meiste Energie in ihre Ausbreitungsrichtung abstrahlen. Nach aktuellen Hypothesen sind sowohl die langenGamma Ray Burstsals auch dieUltraleuchtkräftigen Röntgenquellenkeine isotropen Strahler mit Energien von bis 10⁵²erg(10⁴⁵J), sondern emittieren ihre nachgewiesene elektromagnetische Strahlung entlang einer Jetachse mit einer Ausdehnung von nur wenigen Grad.

Weblinks

• Russell Blake:Jet.In:spektrum.de.Abgerufen am 24. April 2022.
• Jets in Galaxien.In:mpifr-bonn.mpg.de.Abgerufen am 24. April 2022.
• Kosmischer Jet torpediert Theorie.In:scinexx.de.26. September 2018,abgerufen am 24. April 2022.
• Mario Lehwald:Andromedagalaxie - Astronomie, Mond, Sterne, Andromedagalaxie und das Universum.In:andromedagalaxie.de.Abgerufen am 24. April 2022.