FOR 5195: Relativistische Jets in Aktiven Galaxien
Coordinator
Professor Dr. Matthias Kadler
Grant period
2021 -
Funding body
Deutsche Forschungsgemeinschaft
DFG
Identifier
G:(GEPRIS)443220636
Note: Aktive Galaktische Kerne (engl. Active Galactic Nuclei; AGN) können starke kollimierte relativistische Ausflüsse, sogenannte Jets, bilden, die einen Teil der gesamten Gravitationsenergie tragen, welche bei der Akkretion von Materie auf ein supermassives Schwarzes Loch (SMBH) im Zentrum des AGN freigesetzt wird. AGN-Jets strahlen hell über das gesamte elektromagnetische Spektrum, zeigen oft scheinbar überlichtschnelle Bewegungen und sind über AGN-Rückkopplung im interstellaren Medium (ISM) an der Regulierung der Sternentstehung und Galaxienentwicklung beteiligt. Über die galaktische Skala hinaus spielen AGN-Jets eine dominante Rolle bei der Heizung des Intraclustermediums (ICM) und haben einen erheblichen Einfluss auf die Entwicklung von Galaxienhaufen und die Bildung kosmologischer Strukturen. Die Frage nach der Entstehung von Jets ist eng verknüpft mit seit langem bestehenden grundlegende Fragen im Zusammenhang mit der Extraktion von Rotationsenergie aus dem zentralen SMBH und der Bildung hydromagnetischer Ausflüsse von Akkretionsscheiben um solche kompakten Objekte. Die Abbildung von AGN-Jets ist nun im Radiobereich mittels Very Long Baseline Interferometry (VLBI) bei Millimeterwellenlängen möglich. Dies ermöglicht eine beispiellose Winkelauflösung der Region, in der sich die Jets bilden, und deren Einbettung in die Umgebung der SMBHs. Es ist nun klar, dass AGN-Jets aus SMBHs mit Fußpunkten von nur wenigen Gravitationsradien austreten, und Beobachtungen bei sehr hohen Energien im Gammastrahlungsbereich haben die Existenz von Emissionsregionen nachgewiesen, die sogar kleiner als ein Gravitationsradius sind. Kürzlich wurden AGN-Jets mit sehr energiereichen Neutrinos in Verbindung gebracht und zählen zu den wahrscheinlichsten Kandidaten für die lange gesuchten Quellen ultrahochenergetischer kosmischer Strahlung. Diese Beobachtungsdurchbrüche der letzten Jahre haben AGN-Jets in den Fokus der modernen Astroteilchenphysik gerückt. Grundlegende Fragen zu ihrer Rolle und Physik sind jedoch noch offen: 1. Wie werden relativistische Jets aus der Umgebung supermassereicher Schwarzer Löcher gestartet? Wie werden sie beschleunigt und kollimiert? 2. Welche Strahlungs- und Dynamikprozesse bestimmen die Hochenergieemission von AGN-Jets und woraus bestehen sie? 3. Wie interagieren AGN-Jets mit ihrer Umgebung in Galaxienhaufen über die kosmische Zeit hinweg und welche Prozesse bestimmen ihr Erscheinungsbild? Wie erwärmt AGN-Rückkopplung das ICM und welche Beobachtungssignaturen zeigen dies? Diese Forschungsgruppe vereint weltweit führende Experten für Theorie, Modellierung, Beobachtung und Interpretation aller relevanten Aspekte der AGN-Jet-Physik, um Antworten auf diese Fragen zu liefern. Grundlage hierfür sind bahnbrechende neue Beobachtungsdaten, die von modernsten astronomischen Einrichtungen bei allen Beobachtungswellenlängen gesammelt und aus hochmodernen Simulationen vom Ereignishorizont bis hin zu kosmologischen Gigaparsec-Skalen abgeleitet wurden.
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