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Mikroblazar könnte die schnellsten Teilchen der Milchstraße erzeugen
Relativistische Jets aus Doppelsternsystemen sind in der Milchstraße bekannt, doch fast direkt auf die Erde gerichtete Exemplare sind schwer nachzuweisen. Bei IRAS 18293-0941 sprechen nun Radiobilder, Astrometrie und eine nahezu frontale Bahngeometrie für einen seltenen Mikroblazar-Kandidaten. Ein Modell verbindet seinen Jet außerdem mit einer benachbarten Quelle ultrahochenergetischer Gammastrahlung.
Jaén (Spanien). Mikroquasare sind Doppelsternsysteme, in denen ein kompaktes Objekt Materie von einem Begleitstern aufnimmt und einen Teil davon in schnellen Jets ins All schleudert. Zeigt einer dieser relativistischen Jets fast in unsere Richtung, wird seine Strahlung durch den Doppler-Effekt verstärkt. Solche Systeme gelten als galaktische Gegenstücke zu Blazaren und werden Mikroblazare genannt.
Bislang sind überzeugende Beispiele selten, doch IRAS 18293-0941 fiel schon in älteren Radiodaten durch einen kompakten Kern und eine einseitige, über Jahre beständige Ausströmung auf. Neue Beobachtungen verbinden diese Struktur nun mit einem Sternsystem in der Milchstraße und liefern zugleich unabhängige Hinweise darauf, dass wir fast entlang seiner Jetachse blicken.
Forscher der Universidad de Jaén (UJA) um Josep Martí haben dafür Archivdaten und neue Messungen von Radiowellen bis zur Gammastrahlung zusammengeführt. Besonders wichtig sind Aufnahmen des Very Large Array und des European VLBI Network, die einen einseitigen Radiojet auf verschiedenen Größenskalen zeigen, dessen Richtung vom innersten Bereich bis zu größeren Strukturen weitgehend erhalten bleibt.
Die mit sehr hoher Winkelauflösung bestimmte Radioposition stimmt innerhalb der Unsicherheiten mit der Gaia-Position des optischen Sternsystems überein. Damit lässt sich ein zufällig im Hintergrund liegender aktiver Galaxienkern weitgehend ausschließen. Aus dem Helligkeitsverhältnis von Jet und nicht nachweisbarem Gegenjet leitet das Team zudem eine relativistische Strömung ab, die nicht weit von unserer Blickrichtung abweicht.
Eine zweite geometrische Spur liefert die optische Helligkeit, denn in kombinierten Messreihen fanden die Forscher eine Periode von 11,38 ± 0,01 Tagen, die sie als Umlaufperiode des Doppelsternsystems deuten. Die sehr geringe Helligkeitsmodulation von rund 0,02 Magnituden und das Fehlen von Bedeckungen sprechen für eine Bahnneigung von höchstens etwa 30 Grad. Unter der Annahme, dass der Jet senkrecht zur Bahnebene austritt, passen beide Befunde zu einer nahezu frontalen Orientierung.
Ein typisches Merkmal stark auf uns gerichteter Jets fehlt allerdings, denn auf kurzen Zeitskalen fanden die Forscher keine deutlichen optischen Helligkeitsschwankungen oberhalb von etwa 0,01 Magnituden. Die Studie führt dies auf eine dichte, staubreiche Umgebung zurück, in der Licht aus dem inneren System umverarbeitet und schnelle Schwankungen abgeschwächt werden könnten.
Auch Infrarot- und Spektraldaten sprechen für viel Material rund um das Doppelsternsystem, wobei P-Cygni-Profile in mehreren Heliumlinien auf ausströmendes Gas mit etwa 300 bis 400 Kilometern pro Sekunde hinweisen. Ferninfrarotbilder zeigen zugleich warmen Staub, dessen Struktur eng mit der Radioausströmung zusammenfällt. Das deutet darauf hin, dass der Jet seine Umgebung bereits in der Nähe des Systems beeinflusst.
Noch auffälliger ist eine größere Radiostruktur auf der Seite des zurückweichenden Jets. Dort liegt in mehreren zehn Parsec Entfernung ein kompakter, nichtthermischer Hotspot mit einem Radiospektralindex von −0,7 ± 0,1. Hα-Emission und warmer Staub am selben Ort passen zu einer Stoßfront, an der der Jet auf dichteres Gas trifft und Teilchen beschleunigen kann.
In derselben Richtung liegt eine Molekülwolke, für die aus Kohlenmonoxid-Daten eine kinematische Entfernung von etwa 3,6 Kiloparsec abgeleitet wurde. Die Autoren verwenden diesen Wert als plausible Entfernung auch für IRAS 18293-0941, weil die direkte Gaia-Parallaxe keine verlässliche Distanz liefert. Diese Zuordnung bleibt damit