Teleskope fangen Gammastrahlung von 8 Milliarden Lichtjahre entferntem Blasar auf

Teleskope am Roque-de-los-Muchachos-Observatorium auf La Palma (Spanien) haben hochenergetische Gammastrahlung von OP 313 aufgefangen. Damit ist dies der am weitesten entfernte Blasar, der jemals bei diesen Energien beobachtet wurde. Die Ergebnisse, die am 15. August von der CTAO LST Collaboration und der MAGIC Collaboration veröffentlicht und in Astronomy & Astrophysics publiziert wurden, beschreiben Beobachtungen von Photonen, die rund 8 Milliarden Jahre unterwegs waren, um die Erde zu erreichen.phys+1

Eine rekordverdächtige Entdeckung

OP 313, ein Radioquasar mit flachem Spektrum bei einer Rotverschiebung von 0,997, wurde im Dezember 2023 während eines außergewöhnlichen Strahlungsausbruchs erstmals vom Prototyp-Teleskop LST-1 im Bereich sehr hoher Energien nachgewiesen. Die gemeinsame Veröffentlichung präsentiert nun detaillierte Folgebeobachtungen, die mit dem 23-Meter-Spiegel des LST-1 und den beiden 17-Meter-MAGIC-Teleskopen durchgeführt wurden, und kombiniert deren Daten mit Messungen bei niedrigeren Energien von anderen Observatorien.uni.lodz+2

Die von OP 313 nachgewiesene Gammastrahlung wurde in einer Ära kurz nach dem "kosmischen Mittag" ausgesandt: einer Periode vor rund 11 Milliarden Jahren, in der das Universum eine Phase maximaler Stern- und Galaxienbildung erlebte. Auf ihrem Weg durch den Kosmos interagierten diese Photonen mit dem extragalaktischen Hintergrundlicht (EBL), einem diffusen Strahlungsfeld, das von allen Sternen und Galaxien im Laufe der kosmischen Geschichte erzeugt wurde. Dabei verloren sie durch einen Prozess namens Paarbildung, bei dem sich Gammastrahlungsenergie in Elektron-Positron-Paare umwandelt, an Intensität.phys+1

Eingrenzung des kosmischen Lichtbudgets

Durch die Analyse, wie das Gammastrahlen-Signal auf seiner 8 Milliarden Jahre langen Reise abgeschwächt wurde, konnten die Forschenden strenge Obergrenzen für die maximale EBL-Dichte ermitteln, die das Universum enthalten kann. "Dieser Prozess verringert die Intensität der Gammastrahlung. Nur ein schwaches Glimmen erreicht die Erde, wo sich die Teleskope befinden: ganz gleich, wie intensiv die Strahlung an ihrer Quelle auch sein mag", sagte Axel Arbet-Engels, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Physik und korrespondierender Autor der Studie.mpg

Das Team stellte fest, dass die intensive Emission durch relativistische Elektronen angetrieben wurde, die im Plasmajet von OP 313 auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wurden. Diese übertrugen Energie auf niederenergetische Photonen und katapultierten sie in den Bereich sehr hochenergetischer Gammastrahlung.phys+1

Ein Testfeld für zukünftige Teleskope

Der Nachweis dient als früher Leistungsnachweis für das LST-1, das sich noch in der Inbetriebnahmephase befindet. Am 15. Oktober wird die LST Collaboration ein vollständiges LST-Subarray aus vier Teleskopen auf La Palma einweihen. Dieses soll die Empfindlichkeit des Observatoriums auf bis zu 20 GeV senken und den Beobachtungshorizont für Gammastrahlung in noch größere Entfernungen verschieben.uni.lodz+1