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	<title>OJ 287 &#8211; Raumfahrer.net</title>
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	<title>OJ 287 &#8211; Raumfahrer.net</title>
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		<title>Überzeugende Spur zu supermassereichen binären Schwarzen Löchern in aktiven galaktischen Kernen</title>
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		<dc:creator><![CDATA[Raumfahrer.net Redaktion]]></dc:creator>
		<pubDate>Thu, 31 Aug 2023 17:26:00 +0000</pubDate>
				<category><![CDATA[Astronomie]]></category>
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					<description><![CDATA[<p>Die Variabilität der Jets von Blazaren ermöglicht Rückschlüsse auf die Präzession durch einander umkreisende Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien. Eine Pressemeldung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie, Bonn. Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie 31. August 2023. 31. August 2023 &#8211; Ein internationales Team von Forscherinnen und Forschern unter der Leitung von Silke Britzen vom Max-Planck-Institut für [&#8230;]</p>
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<h4 class="wp-block-heading">Die Variabilität der Jets von Blazaren ermöglicht Rückschlüsse auf die Präzession durch einander umkreisende Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien. Eine Pressemeldung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie, Bonn.</h4>



<p class="has-text-align-right has-small-font-size wp-block-paragraph">Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie 31. August 2023.</p>



<p class="wp-block-paragraph">31. August 2023 &#8211; Ein internationales Team von Forscherinnen und Forschern unter der Leitung von Silke Britzen vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn hat Blazare untersucht, dabei handelt es sich um akkretierende supermassereiche schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien. Blazare sind Objekte, bei denen einer der von dem aktiven galaktischen Kern emittierten Jets direkt auf die Erde gerichtet ist. Die Forscher können nachweisen, dass die beobachtete Variabilität der Blazare auf die Präzession der Jet-Quelle zurückzuführen ist, die entweder durch die Anwesenheit eines zweiten massereichen Schwarzen Lochs in der Nähe des primären Schwarzen Lochs oder durch eine verkrümmte Akkretionsscheibe um ein einzelnes Schwarzes Loch verursacht wird.</p>



<figure class="wp-block-image alignleft size-full"><a href="https://www.raumfahrer.net/wp-content/uploads/2021/01/PraezessionsbewegungJetlMichalZajacekUTFAMUNI.jpg" data-rel="lightbox-image-0" data-magnific_type="image" data-rl_title="Die Abbildung zeigt die Präzessionsbewegung eines magnetisierten Jets im Radiobereich (gelb), hervorgerufen durch ein supermassereiches binäres Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie. Das schwerere der beiden supermassereichen Schwarzen Löcher (in Schwarz) befindet sich im Zentrum einer Akkretionsscheibe, die sowohl wärmeres (blau) als auch kühleres (rot) Gas enthält. Der weiße Pfeil zeigt den Spin des größeren Schwarzen Lochs an. Das zweite Schwarze Loch (orange) kreist um das zentrale supermassereiche Schwarze Loch, und der orangefarbene Pfeil zeigt die Ausrichtung seines Bahndrehimpulses an. Aufgrund der unterschiedlichen Ausrichtung treibt das Drehmoment des zweiten Schwarzen Lochs die Präzession der Akkretionsscheibe und des ausgestoßenen Jets an (grüner Kreis und Pfeile). Die Radioemission ist mit weißen gekrümmten Linien dargestellt. Ein Radioteleskop zeigt die Richtung zum Beobachter auf der Erde. Die beiden Bilder veranschaulichen, wie der Jet herumwirbelt und die Variationen in der Radioemission erzeugt. Der Jet im rechten Bild ist dem Beobachter zugewandt und erscheint daher heller am Himmel - damit geht auch eine stärkere Radioemission einher. (Bild: Michal Zajaček/UTFA MUNI)" data-rl_caption="" title="Die Abbildung zeigt die Präzessionsbewegung eines magnetisierten Jets im Radiobereich (gelb), hervorgerufen durch ein supermassereiches binäres Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie. Das schwerere der beiden supermassereichen Schwarzen Löcher (in Schwarz) befindet sich im Zentrum einer Akkretionsscheibe, die sowohl wärmeres (blau) als auch kühleres (rot) Gas enthält. Der weiße Pfeil zeigt den Spin des größeren Schwarzen Lochs an. Das zweite Schwarze Loch (orange) kreist um das zentrale supermassereiche Schwarze Loch, und der orangefarbene Pfeil zeigt die Ausrichtung seines Bahndrehimpulses an. Aufgrund der unterschiedlichen Ausrichtung treibt das Drehmoment des zweiten Schwarzen Lochs die Präzession der Akkretionsscheibe und des ausgestoßenen Jets an (grüner Kreis und Pfeile). Die Radioemission ist mit weißen gekrümmten Linien dargestellt. Ein Radioteleskop zeigt die Richtung zum Beobachter auf der Erde. Die beiden Bilder veranschaulichen, wie der Jet herumwirbelt und die Variationen in der Radioemission erzeugt. Der Jet im rechten Bild ist dem Beobachter zugewandt und erscheint daher heller am Himmel - damit geht auch eine stärkere Radioemission einher. (Bild: Michal Zajaček/UTFA MUNI)" data-wpel-link="internal"><img fetchpriority="high" decoding="async" width="260" height="200" src="https://www.raumfahrer.net/wp-content/uploads/2021/01/PraezessionsbewegungJetlMichalZajacekUTFAMUNI26.jpg" alt="Die Abbildung zeigt die Präzessionsbewegung eines magnetisierten Jets im Radiobereich (gelb), hervorgerufen durch ein supermassereiches binäres Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie. Das schwerere der beiden supermassereichen Schwarzen Löcher (in Schwarz) befindet sich im Zentrum einer Akkretionsscheibe, die sowohl wärmeres (blau) als auch kühleres (rot) Gas enthält. Der weiße Pfeil zeigt den Spin des größeren Schwarzen Lochs an. Das zweite Schwarze Loch (orange) kreist um das zentrale supermassereiche Schwarze Loch, und der orangefarbene Pfeil zeigt die Ausrichtung seines Bahndrehimpulses an. Aufgrund der unterschiedlichen Ausrichtung treibt das Drehmoment des zweiten Schwarzen Lochs die Präzession der Akkretionsscheibe und des ausgestoßenen Jets an (grüner Kreis und Pfeile). Die Radioemission ist mit weißen gekrümmten Linien dargestellt. Ein Radioteleskop zeigt die Richtung zum Beobachter auf der Erde. Die beiden Bilder veranschaulichen, wie der Jet herumwirbelt und die Variationen in der Radioemission erzeugt. Der Jet im rechten Bild ist dem Beobachter zugewandt und erscheint daher heller am Himmel - damit geht auch eine stärkere Radioemission einher. (Bild: Michal Zajaček/UTFA MUNI)" class="wp-image-130865"/></a><figcaption class="wp-element-caption">Die Abbildung zeigt die Präzessionsbewegung eines magnetisierten Jets im Radiobereich (gelb), hervorgerufen durch ein supermassereiches binäres Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie. Das schwerere der beiden supermassereichen Schwarzen Löcher (in Schwarz) befindet sich im Zentrum einer Akkretionsscheibe, die sowohl wärmeres (blau) als auch kühleres (rot) Gas enthält. Der weiße Pfeil zeigt den Spin des größeren Schwarzen Lochs an. Das zweite Schwarze Loch (orange) kreist um das zentrale supermassereiche Schwarze Loch, und der orangefarbene Pfeil zeigt die Ausrichtung seines Bahndrehimpulses an. Aufgrund der unterschiedlichen Ausrichtung treibt das Drehmoment des zweiten Schwarzen Lochs die Präzession der Akkretionsscheibe und des ausgestoßenen Jets an (grüner Kreis und Pfeile).  Die Radioemission ist mit weißen gekrümmten Linien dargestellt. Ein Radioteleskop zeigt die Richtung zum Beobachter auf der Erde. Die beiden Bilder veranschaulichen, wie der Jet herumwirbelt und die Variationen in der Radioemission erzeugt. Der Jet im rechten Bild ist dem Beobachter zugewandt und erscheint daher heller am Himmel &#8211; damit geht auch eine stärkere Radioemission einher. (Bild: Michal Zajaček/UTFA MUNI)</figcaption></figure>



<p class="wp-block-paragraph">Mit dem Begriff &#8222;Blazar&#8220; bezeichnen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eines der dramatischsten Beispiele im Zoo von aktiven galaktischen Kernen (AGN), also akkretierenden supermassereichen Schwarzen Löchern in den Zentren von Galaxien. Blazare heißen die Schwarzen Löcher, deren Jet direkt auf die Erde gerichtet ist.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Die Ergebnisse der jahrzehntelangen Untersuchungen von Blazaren wurden stets so interpretiert, dass die häufige und deutliche Aufhellung dieser Quellen, die so genannte Flare-Aktivität, mit dem Ausstoß von Jet-Komponenten aus dem Kern in den Jet verbunden ist, was zu einer plötzlich verstärkten Emission führt.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Jets von Blazaren sind oft gekrümmt und nicht so linear ausgerichtet, wie man es erwarten könnte. Man nimmt an, dass gewundene Jetstrukturen mit dem Ausstoß von Komponenten aus dem Kern zusammenhängen. Es wurde vermutet, dass sowohl die gewundenen Jets als auch die Aufhellung der Zentralquelle einen zufälligen Ursprung haben &#8211; abhängig von der Fütterung des Schwarzen Lochs. Im Laufe der Jahre haben jedoch immer detailliertere Beobachtungsergebnisse Zweifel an diesem möglicherweise zu einfach angesetzten Zusammenhang aufkommen lassen.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Eine neue Veröffentlichung im „Astrophysical Journal“ stellt die angenommene Beziehung zwischen Ausstoß und Aufflackern für die hellen und stark veränderlichen Blazare in Frage. „Wir präsentieren Beweise und diskutieren die Möglichkeit, dass die tatsächliche Ursache eine Präzession der Jet-Quelle ist, die entweder durch ein supermassereiches binäres Schwarzes Loch am Fußpunkt des Jets oder &#8211; weniger wahrscheinlich &#8211; durch eine gekrümmte Akkretionsscheibe um ein einzelnes Schwarzes Loch verursacht wird, die für die beobachtete Variabilität verantwortlich ist“, sagt Silke Britzen vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, die Erstautorin der Untersuchung.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Wenn Jets aufgrund der Präzession herumwirbeln, führt diese Bewegung aufgrund des Doppler-Effekts zu periodischen Änderungen der Intensität (siehe Abb. 1 oben für eine vereinfachte Darstellung des Effekts). Dieser Effekt wurde bei einer Reihe von Jets in aktiven Galaxienkernen über viele Jahre hinweg festgestellt.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Für OJ 287 &#8211; den besten Kandidaten für ein binäres supermassereiches Schwarzes Loch &#8211; konnten Silke Britzen und ihr Team in ihrer „Rosetta“-Veröffentlichung die Präzession als Ursache für die starken Helligkeitsschwankungen und die Jet-Biegung nachweisen. Erst kürzlich wurden Vorhersagen aus ihrer Veröffentlichung von Komossa et al. bestätigt (siehe <a href="https://www.raumfahrer.net/mpifr-oj-287-auf-der-waage-und-das-projekt-momo/" data-wpel-link="internal">MPIfR-Pressemitteilung vom 23. Februar 2023</a>).</p>



<p class="wp-block-paragraph">Die Autoren haben das gleiche Modell nun auch auf andere Blazare angewendet. Für eine Stichprobe von 12 prominenten AGN zeigen ihre Ergebnisse, dass die Variabilität in der Helligkeit und in der Jet-Krümmung tatsächlich durch den Einfluss der Präzession erklärt werden kann.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Die Autoren bezweifeln nicht, dass die zugrundeliegende und schwer zu erforschende Jet-Physik auch durch interne Wechselwirkungen im Jet verursacht werden kann, die durch das so genannte Schock-in-Jet-Modell, durch Instabilitäten im Jet-Strahl oder durch energetische magnetische Rekonnexionen erklärt werden können. Allerdings wird das Aussehen der Jets durch die Präzession stark moduliert und verändert. Jets würden nicht so gekrümmt und so hell erscheinen, wäre die Präzession nicht am Werk.</p>



<figure class="wp-block-image alignright size-full"><a href="https://www.raumfahrer.net/wp-content/uploads/2021/01/ScheibenJetModellilumbraAstroPhysicalMediaStudio.jpg" data-rel="lightbox-image-1" data-magnific_type="image" data-rl_title="Ein schematisches Scheiben-Jet-Modell veranschaulicht einen Jet, der durch ein supermassereiches binäres Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie in Bewegung gerät (links). Das simulierte Bild (Mitte) zeigt die Jets berechnet mit dem morpho-kinematischen Modell. Relativistische Effekte nahe der Lichtgeschwindigkeit verstärken die Helligkeit des Jets, der sich dem Beobachter nähert. Rechts sind die resultierenden Helligkeitsänderungen dargestellt, wie sie durch die Bewegung des Jets verursacht werden (siehe auch Video / Animation unten). (Bild: ilumbra - AstroPhysical MediaStudio)" data-rl_caption="" title="Ein schematisches Scheiben-Jet-Modell veranschaulicht einen Jet, der durch ein supermassereiches binäres Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie in Bewegung gerät (links). Das simulierte Bild (Mitte) zeigt die Jets berechnet mit dem morpho-kinematischen Modell. Relativistische Effekte nahe der Lichtgeschwindigkeit verstärken die Helligkeit des Jets, der sich dem Beobachter nähert. Rechts sind die resultierenden Helligkeitsänderungen dargestellt, wie sie durch die Bewegung des Jets verursacht werden (siehe auch Video / Animation unten). (Bild: ilumbra - AstroPhysical MediaStudio)" data-wpel-link="internal"><img decoding="async" width="260" height="200" src="https://www.raumfahrer.net/wp-content/uploads/2021/01/ScheibenJetModellilumbraAstroPhysicalMediaStudio26.jpg" alt="Ein schematisches Scheiben-Jet-Modell veranschaulicht einen Jet, der durch ein supermassereiches binäres Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie in Bewegung gerät (links). Das simulierte Bild (Mitte) zeigt die Jets berechnet mit dem morpho-kinematischen Modell. Relativistische Effekte nahe der Lichtgeschwindigkeit verstärken die Helligkeit des Jets, der sich dem Beobachter nähert. Rechts sind die resultierenden Helligkeitsänderungen dargestellt, wie sie durch die Bewegung des Jets verursacht werden (siehe auch Video / Animation unten). (Bild: ilumbra - AstroPhysical MediaStudio)" class="wp-image-130867"/></a><figcaption class="wp-element-caption">Ein schematisches Scheiben-Jet-Modell veranschaulicht einen Jet, der durch ein supermassereiches binäres Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie in Bewegung gerät (links). Das simulierte Bild (Mitte) zeigt die Jets berechnet mit dem morpho-kinematischen Modell. Relativistische Effekte nahe der Lichtgeschwindigkeit verstärken die Helligkeit des Jets, der sich dem Beobachter nähert. Rechts sind die resultierenden Helligkeitsänderungen dargestellt, wie sie durch die Bewegung des Jets verursacht werden (siehe auch Video / Animation unten). (Bild: ilumbra &#8211; AstroPhysical MediaStudio)</figcaption></figure>



<p class="wp-block-paragraph">Mit dem Wissen um die Auswirkungen der Präzession kann nun das Zusammenspiel eines kinematischen Systems erforscht werden, das im Wesentlichen vorhersagbar ist, da es geometrisch verstanden und modelliert werden kann (siehe Abb. 2 rechts und Video / Animation unten).</p>



<p class="wp-block-paragraph">„Die Blazar-Variabilität in vielen Galaxien dürfte überwiegend nicht stochastischer, sondern eher deterministischer Natur sein“, ergänzt Silke Britzen. „Es ist faszinierend, das Innenleben der Maschinerie aktiver Galaxienkerne mit Hilfe von Variabilitätsstudien zu entschlüsseln.“</p>



<p class="wp-block-paragraph">Eine der wichtigsten Folgerungen aus dieser Studie ist, dass die Krümmung des Jets wahrscheinlich ein Hinweis auf die Existenz von binären Schwarzen Löchern im Zentrum dieser Galaxien ist. So wird der Jet durch den Gravitationseinfluss eines zweiten Schwarzen Lochs auf das den Jet erzeugende Schwarze Loch zu einer mäandernden Bewegung gezwungen. Es gelang dem Team auch, Spuren einer Nutationsbewegung kleinerer Amplitude in den Radio-Lichtkurven sowie in der Kinematik der Jet-Komponenten nachzuweisen – das ist ein Effekt zweiter Ordnung und ein weiterer Beweis für die Präzession.</p>



<p class="wp-block-paragraph">„Die Physik von Akkretionsscheiben und Jets ist ziemlich komplex, aber ihre Hauptkinematik kann mit einfachen Kreiseln verglichen werden &#8211; wenn man ein externes Drehmoment auf eine Akkretionsscheibe ausübt, zum Beispiel durch ein umlaufendes sekundäres Schwarzes Loch, wird sie eine Präzessions- und ebenso eine Nutationsbewegung ausführen, und mit ihr auch der Jet. Das ist ähnlich wie bei der Rotationsachse der Erde, die von Mond und Sonne beeinflusst wird“, fügt Michal Zajaček von der Masaryk-Universität (Brünn, Tschechische Republik), ein Mitautor der Studie, hinzu.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Radiobeobachtungen erreichen die höchste Auflösung bei astronomischen Beobachtungen, indem Radioteleskope über sehr große Entfernungen mit der „Very Long Baseline Radio Interferometry“ (VLBI) verbunden werden. Dies ist die gleiche Technik, die es dem Event-Horizon-Teleskop (EHT) ermöglichte, <a href="https://www.raumfahrer.net/das-erste-bild-eines-schwarzen-lochs/" data-type="link" data-id="https://www.raumfahrer.net/das-erste-bild-eines-schwarzen-lochs/" data-wpel-link="internal">zum ersten Mal den Schatten eines Schwarzen Lochs abzubilden</a> und das 6,5 Milliarden Sonnenmassen umfassende Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M87 zu beobachten.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Die Suche nach engen Paaren supermassereicher Schwarzer Löcher läuft seit Jahrzehnten und gleicht der Suche nach einer Stecknadel im Heuhaufen.</p>



<p class="wp-block-paragraph">„Noch fehlt uns die ausreichende Auflösung, um die Existenz von supermassereichen binären Schwarzen Löchern direkt nachzuweisen. Aber die Präzession ihrer Jets scheint die beste Signatur solcher Objekte zu sein, deren Existenz nicht nur von Forschergruppen im Bereich Schwarze Löcher und AGNs erwartet wird, sondern auch im Bereich der Gravitationswellen, wo erst vor kurzem Beweise für die Existenz eines kosmischen Gravitationshintergrunds veröffentlicht wurden, der auf die Gravitationswellen zurückzuführen ist, die bei der Verschmelzungen massereicher Schwarzer Löcher im Laufe der kosmischen Geschichte ausgesandt werden“, schließt Silke Britzen.</p>



<p class="wp-block-paragraph"><strong>Weitere Informationen:</strong><br>Supermassereiche Schwarze Löcher befinden sich in der Regel in den Zentren von Galaxien. In aktiven Galaxien wird davon ausgegangen, dass die Akkretion von Materie auf das zentrale Schwarze Loch die enormen Energiemengen erzeugt, die die gesamte Galaxie überstrahlen können – das macht solche zentralen Regionen, die als Aktive Galaktische Kerne (AGN) bezeichnet werden, zu den leuchtkräftigsten, beständigen Quellen im Universum.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Ausgedehnte, bipolare Plasmastrahlen, die sich mit relativistischer Geschwindigkeit bewegen, so genannte Jets, werden durch ein starkes Magnetfeld aus der Zentralregion eines supermassereichen Schwarzen Lochs ausgestoßen.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Es wird beobachtet, dass sich helle Flecken im Jet, so genannte Jet-Komponenten, in den Jets mitbewegen. Diese Komponenten scheinen sich oft mit Überlichtgeschwindigkeit zu bewegen. Das steht jedoch nicht im Widerspruch zu Einsteins Spezieller Relativitätstheorie, da es sich leicht durch einen bekannten relativistischen Projektionseffekt erklären lässt. Da sich das Strahlmaterial mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegt und auf den Beobachter gerichtet ist, erscheint die beobachtete Geschwindigkeit erhöht, da sich die beobachtete Ankunftszeit des Lichts verkürzt, wenn sich die Komponente auf den Beobachter zubewegt. Gleichzeitig wird die Intensität durch so genanntes relativistisches Beaming verstärkt, was auf verschiedene Weise überprüft werden kann, z. B. durch die Untersuchung der Helligkeitsänderung in den Jets. Die physikalischen Prozesse, die erklären, wie diese Komponenten entstehen, sind noch unbekannt.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Das Forscherteam umfasst Silke Britzen, Michal Zajaček, Gopal-Krishna, Christian Fendt, Emma Kun, Frédéric Jaron, Aimo Sillanpää, und Andreas Eckart. Silke Britzen und Andreas Eckart haben beide eine MPIfR-Zugehörigkeit.</p>



<p class="wp-block-paragraph"><strong>Originalveröffentlichung:</strong><br>Precession-induced Variability in AGN Jets and OJ 287<br>S. Britzen et al., in The Astrophysical Journal, 951, 106. DOI: 0.3847/1538-4357/accbbc,<br><a href="https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/accbbc" target="_blank" rel="noopener follow" data-wpel-link="external">https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/accbbc</a>,<br>pdf: <a href="https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/accbbc/pdf" target="_blank" rel="noopener follow" data-wpel-link="external">https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/accbbc/pdf</a>.</p>



<figure class="wp-block-video"><video height="1080" style="aspect-ratio: 1920 / 1080;" width="1920" controls src="https://www.raumfahrer.net/wp-content/uploads/2021/01/OJ287ilumbrampifrnewilumbraAstroPhysicalMediaStudio.mp4"></video><figcaption class="wp-element-caption"><em>Animation OJ 287 Zur Animation vgl. Abb. 2 (Copyright: ilumbra &#8211; AstroPhysical MediaStudio)</em></figcaption></figure>



<p class="wp-block-paragraph"><strong>Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:</strong></p>



<ul class="wp-block-list">
<li><a href="https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=629.msg553562#msg553562" target="_blank" rel="noopener" data-wpel-link="internal">Schwarze Löcher</a></li>
</ul>
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		<item>
		<title>MPIfR: OJ 287 auf der Waage und das Projekt MOMO</title>
		<link>https://www.raumfahrer.net/mpifr-oj-287-auf-der-waage-und-das-projekt-momo/</link>
		
		<dc:creator><![CDATA[Raumfahrer.net Redaktion]]></dc:creator>
		<pubDate>Thu, 23 Feb 2023 16:08:16 +0000</pubDate>
				<category><![CDATA[Astronomie]]></category>
		<category><![CDATA[Beobachtung]]></category>
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		<category><![CDATA[supermassereiches Schwarzes Loch]]></category>
		<category><![CDATA[supermassives schwarzes Loch]]></category>
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					<description><![CDATA[<p>Der dichtest getaktete und längste Blick auf das Paar Schwarzer Löcher im Zentrum der Galaxie OJ 287 von Radio- bis zu Hochenergiefrequenzen. Eine Pressemeldung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie, Bonn. Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie 23. Februar 2023. 23. Februar 2023 &#8211; Eine internationale Forschungsgruppe unter der Leitung von Stefanie Komossa vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn [&#8230;]</p>
<p>Der Beitrag <a rel="nofollow" href="https://www.raumfahrer.net/mpifr-oj-287-auf-der-waage-und-das-projekt-momo/" data-wpel-link="internal">MPIfR: OJ 287 auf der Waage und das Projekt MOMO</a> erschien zuerst auf <a rel="nofollow" href="https://www.raumfahrer.net" data-wpel-link="internal">Raumfahrer.net</a>.</p>
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										<content:encoded><![CDATA[
<h4 class="wp-block-heading advgb-dyn-0573c930">Der dichtest getaktete und längste Blick auf das Paar Schwarzer Löcher im Zentrum der Galaxie OJ 287 von Radio- bis zu Hochenergiefrequenzen. Eine Pressemeldung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie, Bonn.</h4>



<p class="has-text-align-right has-small-font-size wp-block-paragraph">Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie 23. Februar 2023.</p>



<p class="wp-block-paragraph">23. Februar 2023 &#8211; Eine internationale Forschungsgruppe unter der Leitung von Stefanie Komossa vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn präsentiert wichtige neue Ergebnisse zur Galaxie OJ 287, die auf den bisher dichtest getakteten und längsten Beobachtungen vom Radio- bis zum Hochenergiefrequenzbereich basieren. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler waren in der Lage, entscheidende Tests von Modellvorhersagen durchzuführen, die ein Paar Schwarzer Löcher im Zentrum dieser Galaxie beschreiben. Dazu wurden verschiedene Beobachtungsinstrumente wie das Radioteleskop Effelsberg und das Neil-Gehrels-Swift-Observatorium eingesetzt. Zum ersten Mal wurde eine unabhängige Bestimmung der Masse des Schwarzen Lochs durchgeführt und der Anteil der Materie in der umgebenden Akkretionsscheibe konnte abgeschätzt werden.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Die Resultate zeigen, dass ein außergewöhnlich großes Schwarzes Loch von mehr als 10 Milliarden Sonnenmassen nicht mehr erforderlich ist. Stattdessen sprechen die Ergebnisse für Modelle mit einer kleineren Masse des primären Schwarzen Lochs in der Größenordnung von 100 Millionen Sonnenmassen. Mehrere bisher nicht gelöste Rätsel, darunter das scheinbare Ausbleiben des letzten großen Strahlungsausbruchs von OJ 287 (der jetzt identifiziert wurde) und der viel diskutierte Emissionsmechanismus während der Hauptausbrüche, können auf diese Weise geklärt werden. Zusätzlich konnten Ergebnisse zur Blazar-Physik gewonnen werden, die Prozesse in der Nähe der Startregion des Jets aufzeigen.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Diese Ergebnisse sind von großer Bedeutung für die theoretische Modellierung von engen Paaren supermassereicher Schwarzen Löcher und ihrer Entwicklung, für das Verständnis des Zusammenspiels von Akkretion und der Entstehung von Jets Schwarzer Löcher, für künftige Pulsar-Timing-Messungen und den Nachweis von Gravitationswellen aus diesem System mit weltraumgestützten Observatorien sowie für eine direkte räumliche Auflösung dieses Systems mit dem Event-Horizon-Teleskop oder dem künftigen SKA-Observatorium.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Die Präsentation der Ergebnisse erfolgt in zwei aktuellen Veröffentlichungen in den Fachzeitschriften „MNRAS Letters“ und „The Astrophysical Journal“.</p>



<figure class="wp-block-image aligncenter size-large"><a href="https://www.raumfahrer.net/wp-content/uploads/2021/01/OJ287SKomossaetalNASAJPLCaltech2k.jpg" data-rel="lightbox-image-0" data-magnific_type="image" data-rl_title="Das linke Teilbild zeigt OJ 287 und seine Umgebung im Ultraviolett, aufgenommen mit dem Swift-Teleskop. Dies ist als Kombination aus 560 Einzelbelichtungen eines der tiefsten jemals aufgenommenen UV-Bilder von diesem Teil des Himmels. Die hellste Quelle im Feld ist OJ 287. Die Umgebung des Schwarzen Lochs selbst kann auf dem UV-Bild nicht aufgelöst werden. Das rechte Teilbild zeigt eine künstlerische Darstellung des Zentrums von OJ 287, einschließlich Akkretionsscheibe, Jet und einem zweiten Schwarzen Loch, das das primäre Schwarze Loch umkreist. Die Masse des primären Schwarzen Lochs wurde zu 100 Millionen Sonnenmassen bestimmt. (Bild: S. Komossa et al.; NASA/JPL-Caltech)" data-rl_caption="" title="Das linke Teilbild zeigt OJ 287 und seine Umgebung im Ultraviolett, aufgenommen mit dem Swift-Teleskop. Dies ist als Kombination aus 560 Einzelbelichtungen eines der tiefsten jemals aufgenommenen UV-Bilder von diesem Teil des Himmels. Die hellste Quelle im Feld ist OJ 287. Die Umgebung des Schwarzen Lochs selbst kann auf dem UV-Bild nicht aufgelöst werden. Das rechte Teilbild zeigt eine künstlerische Darstellung des Zentrums von OJ 287, einschließlich Akkretionsscheibe, Jet und einem zweiten Schwarzen Loch, das das primäre Schwarze Loch umkreist. Die Masse des primären Schwarzen Lochs wurde zu 100 Millionen Sonnenmassen bestimmt. (Bild: S. Komossa et al.; NASA/JPL-Caltech)" data-wpel-link="internal"><img decoding="async" src="https://www.raumfahrer.net/wp-content/uploads/2021/01/OJ287SKomossaetalNASAJPLCaltech60.jpg" alt=""/></a><figcaption class="wp-element-caption">Das linke Teilbild zeigt OJ 287 und seine Umgebung im Ultraviolett, aufgenommen mit dem Swift-Teleskop. Dies ist als Kombination aus 560 Einzelbelichtungen eines der tiefsten jemals aufgenommenen UV-Bilder von diesem Teil des Himmels. Die hellste Quelle im Feld ist OJ 287. Die Umgebung des Schwarzen Lochs selbst kann auf dem UV-Bild nicht aufgelöst werden. Das rechte Teilbild zeigt eine künstlerische Darstellung des Zentrums von OJ 287, einschließlich Akkretionsscheibe, Jet und einem zweiten Schwarzen Loch, das das primäre Schwarze Loch umkreist. Die Masse des primären Schwarzen Lochs wurde zu 100 Millionen Sonnenmassen bestimmt. (Bild: S. Komossa et al.; NASA/JPL-Caltech)</figcaption></figure>



<p class="wp-block-paragraph">Blazare sind Galaxien mit starken, langlebigen Jets aus relativistischen Teilchen, die in unmittelbarer Nähe ihres zentralen supermassereichen Schwarzen Lochs ausgestoßen werden.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Wenn zwei Galaxien kollidieren und miteinander verschmelzen, entstehen supermassereiche binäre Schwarze Löcher. Solche Binärsysteme sind von großem Interesse, da sie eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von Galaxien und dem Wachstum von Schwarzen Löchern spielen. Außerdem sind miteinander verschmelzende Binärsysteme die stärksten Quellen von Gravitationswellen im Universum. Die künftige Satellitenmission LISA („Laser Interferometer Space Antenna“) der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA) zielt auf den direkten Nachweis solcher Wellen ab. Die Suche nach Systemen binärer Schwarzer Löcher ist derzeit in vollem Gange.</p>



<p class="wp-block-paragraph">OJ 287 ist ein heller Blazar in Richtung des Sternbilds Krebs in einer Entfernung von ca. 5 Milliarden Lichtjahren. Er ist einer der besten Kandidaten für ein kompaktes binäres supermassereiches Schwarzes Loch. Das Markenzeichen von OJ 287 sind außergewöhnliche Strahlungsausbrüche, die sich alle 11 bis 12 Jahre wiederholen. Einige dieser Ausbrüche sind so intensiv, dass OJ 287 vorübergehend zum hellsten Blazar am Himmel wird. Die sich wiederholenden Ausbrüche sind so bemerkenswert, dass in der Literatur eine Reihe verschiedener Binärmodelle zur Erklärung dieser Ausbrüche vorgeschlagen wurden. Da ein zweites Schwarzes Loch im System das massereichere Schwarze Loch umkreist, stört es entweder den Jet oder die Akkretionsscheibe des massereicheren Schwarzen Lochs und ruft auf diese Weise eine periodische Modulation der Helligkeit von OJ 287 hervor.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Bislang gab es jedoch keine direkte, unabhängige Bestimmung der Masse des primären Schwarzen Lochs, und keines der Modelle konnte in systematischen Beobachtungskampagnen kritisch geprüft werden, da diese Kampagnen über keine breitbandige Abdeckung der Strahlung in vielen verschiedenen Frequenzen verfügten. Zum ersten Mal wurden nun zahlreiche Sätze von gleichzeitigen Röntgen-, UV- und Radiobeobachtungen sowie optischer und Gammastrahlenbänder genutzt. Ermöglicht wurden die neuen Erkenntnisse durch das MOMO-Projekt („Multiwavelength Observations and Modelling of OJ 287“), das eine der dichtesten und am längsten andauernden Mehrfrequenz-Beobachtungskampagnen aller Blazare, die auch Röntgenstrahlung einbeziehen, darstellt, außerdem die dichteste jemals für OJ 287 durchgeführte Beobachtungskampagne.</p>



<p class="wp-block-paragraph">„OJ 287 ist ein exzellentes Labor, um die physikalischen Bedingungen zu untersuchen, die in einer der extremsten astrophysikalischen Umgebungen herrschen: Scheiben und Jets von Materie in unmittelbarer Nähe von einem oder zwei supermassereichen Schwarzen Löchern“, sagt Stefanie Komossa vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR), die Erstautorin der beiden hier vorgestellten Studien. „Deswegen haben wir das Projekt MOMO initiiert. Es bedient sich dicht getakteter Beobachtungen von OJ 287 bei mehr als 14 Frequenzen vom Radio- bis zum Hochenergiebereich, die sich über Jahre erstrecken, sowie spezieller Nachbeobachtungen von mehreren boden- und weltraumgestützten Observatorien aus, wenn der Blazar in außergewöhnlichen Zuständen gefunden wird.“</p>



<p class="wp-block-paragraph">„Tausende von Datensätzen wurden bereits aufgenommen und ausgewertet. Das macht OJ 287 zu einem der am besten überwachten Blazare im UV-Röntgen-Radio-Bereich“, fügt Ko-Autor Alex Kraus vom MPIfR hinzu. „Das Radioteleskop Effelsberg und die Weltraummission Swift spielen eine zentrale Rolle in dem Projekt.“</p>



<p class="wp-block-paragraph">Das Radioteleskop Effelsberg liefert Informationen über ein breites Spektrum von Radiofrequenzen, während das Neil-Gehrels-Swift-Observatorium genutzt wird, um gleichzeitig UV-, optische und Röntgendaten zu erhalten. Hochenergetische Gammastrahlendaten vom Fermi-Observatorium sowie Radiodaten vom Submillimeter Array (SMA) auf dem Maunakea/Hawaii wurden ebenfalls benutzt.</p>



<p class="wp-block-paragraph">In der Regel dominiert der Jet die elektromagnetische Strahlung von OJ 287. Der Jet ist so hell, dass er die Strahlung der Akkretionsscheibe (die Strahlung der Materie, die in das Schwarze Loch fällt) überstrahlt, so dass es schwierig bis unmöglich ist, die Emission der Akkretionsscheibe zu beobachten. Das ist so, als würde man direkt in einen Autoscheinwerfer schauen. Aufgrund der großen Anzahl von MOMO-Beobachtungen, die das Licht von OJ 287 in einem dichten Rhythmus abdeckten (fast jeden zweiten Tag eine neue Beobachtung mit Swift), wurden jedoch &#8222;Deep Fades&#8220; entdeckt. Dabei handelt es sich um Zeiten, in denen die Jet-Emission stark abklingt. Dadurch wird es den Forschern möglich, die Emission aus der Akkretionsscheibe einzugrenzen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Materiescheibe, die das Schwarze Loch umgibt, mindestens um einen Faktor 10 schwächer ist als bisher angenommen, mit einer geschätzten Leuchtkraft von nicht mehr als 2 x 10<sup>46</sup> erg/s, was etwa dem 5-Billionenfachen der Leuchtkraft unserer Sonne (5 x 10<sup>12</sup> Lʘ) entspricht.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Zum ersten Mal wurde die Masse des primären Schwarzen Lochs von OJ 287 aus der Bewegung der an das Schwarze Loch gebundenen gasförmigen Materie abgeleitet. Die Masse beträgt das Hundertmillionenfache der Masse unserer Sonne. „Dieses Ergebnis ist sehr wichtig, denn die Masse ist ein Schlüsselparameter in den Modellen, die die Entwicklung eines solchen Binärsystems untersuchen: Wie weit sind die Schwarzen Löcher voneinander entfernt, wie schnell werden sie verschmelzen, wie stark ist ihr Gravitationswellensignal“, kommentiert Dirk Grupe von der Northern Kentucky University (USA), ein Mitautor beider Studien.</p>



<p class="wp-block-paragraph">„Die neuen Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine außergewöhnlich große Masse für das Schwarze Loch von OJ 287, die 10 Milliarden Sonnenmassen übersteigt, nicht mehr erforderlich ist, ebenso wenig wie eine besonders leuchtkräftige Materiescheibe um das Schwarzen Loch“, fügt Thomas Krichbaum vom MPIfR hinzu, ein Mitautor des ApJ-Artikels. Die Ergebnisse sprechen eher für ein Binär-Modell mit geringerer Masse.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Die Studie löst auch zwei seit langem diskutierte Rätsel: das scheinbare Fehlen des letzten der hellen Ausbrüche, für die OJ 287 berühmt ist, und den Emissionsmechanismus hinter den Ausbrüchen. Die MOMO-Beobachtungen ermöglichen es, den Zeitpunkt des letzten Ausbruchs genau festzulegen. Er ereignete sich nicht im Oktober 2022, wie es das Modell mit riesiger Schwarz-Loch-Masse vorhergesagt hatte, sondern in den Jahren 2016-2017, die von MOMO umfassend erfasst wurden. Darüber hinaus zeigen Radiobeobachtungen mit dem 100-Meter-Teleskop in Effelsberg, dass diese Ausbrüche nicht-thermischer Natur sind. Das bedeutet, dass Jet-Prozesse die Energiequelle der Ausbrüche sind.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Die MOMO-Ergebnisse haben Auswirkungen auf gegenwärtige und künftige Suchstrategien nach weiteren Binärsystemen dieser Art mit Hilfe großer Observatorien wie dem Event-Horizon-Teleskop und in Zukunft dem SKA-Observatorium. Sie könnten in Zukunft den direkten Radionachweis und die räumliche Auflösung der beiden Schwarzen Löcher in OJ 287 und ähnlichen Systemen sowie den Nachweis von Gravitationswellen von diesen Systemen ermöglichen. OJ 287 wird aufgrund der abgeleiteten Masse des primären Schwarzen Lochs von 100 Millionen Sonnenmassen nicht mehr als Zielquelle für Pulsar-Timing-Arrays dienen, wird aber (während des Verschmelzens) in der Reichweite zukünftiger weltraumgestützter Observatorien liegen.</p>



<p class="wp-block-paragraph">„Unsere Ergebnisse sind von großer Bedeutung für die theoretische Modellierung von binären supermassereichen Schwarzen Löchern und ihrer Entwicklung, für das Verständnis der Physik der Akkretion und des Materieauswurfs in der Nähe von supermassereichen Schwarzen Löchern und für die elektromagnetische Identifizierung von Binärsystemen im Allgemeinen“, schließt Stefanie Komossa.</p>



<figure class="wp-block-image aligncenter size-large"><a href="https://www.raumfahrer.net/wp-content/uploads/2021/01/TeleskopeNASAFermiSwiftSatellitenNJunkesEffelsbergJWeintroubSMA2k.jpg" data-rel="lightbox-image-1" data-magnific_type="image" data-rl_title="Die für die Beobachtungen eingesetzten Teleskope umfassen zwei Radioteleskope, das 100-m-Radioteleskop Effelsberg in Deutschland und das Submillimeter-Array auf Hawaii, sowie zwei Satellitenobservatorien: Fermi im Gammastrahlenbereich und das Neil-Gehrels-Swift-Observatorium im optischen, UV- und Röntgenbereich. (Bild: NASA (Fermi &amp; Swift Satellitenbilder), N. Junkes (Effelsberg), J. Weintroub (SMA).)" data-rl_caption="" title="Die für die Beobachtungen eingesetzten Teleskope umfassen zwei Radioteleskope, das 100-m-Radioteleskop Effelsberg in Deutschland und das Submillimeter-Array auf Hawaii, sowie zwei Satellitenobservatorien: Fermi im Gammastrahlenbereich und das Neil-Gehrels-Swift-Observatorium im optischen, UV- und Röntgenbereich. (Bild: NASA (Fermi &amp; Swift Satellitenbilder), N. Junkes (Effelsberg), J. Weintroub (SMA).)" data-wpel-link="internal"><img decoding="async" src="https://www.raumfahrer.net/wp-content/uploads/2021/01/TeleskopeNASAFermiSwiftSatellitenNJunkesEffelsbergJWeintroubSMA60.jpg" alt=""/></a><figcaption class="wp-element-caption">Die für die Beobachtungen eingesetzten Teleskope umfassen zwei Radioteleskope, das 100-m-Radioteleskop Effelsberg in Deutschland und das Submillimeter-Array auf Hawaii, sowie zwei Satellitenobservatorien: Fermi im Gammastrahlenbereich und das Neil-Gehrels-Swift-Observatorium im optischen, UV- und Röntgenbereich. (Bild: NASA (Fermi &amp; Swift Satellitenbilder), N. Junkes (Effelsberg), J. Weintroub (SMA).)</figcaption></figure>



<p class="wp-block-paragraph"><strong>Hintergrundinformation:</strong><br>MOMO („Multiwavelength Observations and Modelling of OJ 287“): Das Projekt hat zum Ziel, die Physik von Scheibe und Jet im Blazar OJ 287 zu verstehen, Modelle für binäre Schwarze Löcher zu testen und den Status und die Entwicklung von kompakten Binärsystemen zu verstehen. Es wurde 2015 begonnen und umfasst mehrjährige Beobachtungen der Galaxie OJ 287 mit hoher Taktrate in einem sehr breiten Frequenzspektrum vom Radio- bis zum Hochenergiebereich. Die Beobachtungen werden mit einer hohen Taktrate (bis zu einmal pro Tag) durchgeführt. MOMO deckt alle Aktivitätszustände von OJ 287 ab. Bei außergewöhnlichen Zuständen von OJ 287 werden Folgebeobachtungen mit zusätzlichen boden- und weltraumgestützten Teleskopen durchgeführt, einschließlich empfindlicher Spektroskopie im optischen und Röntgenbereich.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Das Radio-Observatorium Effelsberg befindet sich in einem Tal in der Eifel bei Bad Münstereifel-Effelsberg, etwa 40 km südwestlich von Bonn. Es wird vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn betrieben. Das 100-m-Radioteleskop ist eines der größten voll beweglichen Radioteleskope der Erde. Es ermöglicht Messungen in einem breiten Spektrum von Radiofrequenzen zwischen 300 MHz und 90 GHz.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Das Neil-Gehrels-Swift-Observatorium ist ein weltraumbasiertes Multi-Wellenlängen-Observatorium zur Erforschung von Gammastrahlenausbrüchen und einer Vielzahl anderer astrophysikalischer Objekte mit stark veränderlicher Strahlung. Der Satellit Swift hat drei Teleskope an Bord, die Messungen im optischen, UV-, Röntgen- und Gammastrahlenbereich durchführen. Swift ist Teil des NASA-Programms Medium Explorer (MIDEX) und wurde 2004 in eine erdnahe Umlaufbahn gebracht.</p>



<p class="wp-block-paragraph">Das Forschungsteam umfasst S. Komossa, D. Grupe, A. Kraus, M.A. Gurwell, Z. Haiman, F.K. Liu, A. Tchekhovskoy, L.C. Gallo, M. Berton, R. Blandford, J.L. Gómez, und A.G. Gonzalez (MNRAS Letter), sowie S. Komossa, A. Kraus, D. Grupe, A.G. Gonzalez, M.A. Gurwell, L.C. Gallo, F.K. Liu, I. Myserlis, T.P. Krichbaum, S. Laine, U. Bach, J.L. Gómez, M.L. Parker, S. Yao, und M. Berton (ApJ Paper). Stefanie Komossa, Alex Kraus, Thomas Krichbaum, Uwe Bach und Su Yao sind Mitarbeiter des MPIfR.</p>



<p class="wp-block-paragraph"><strong>Originalveröffentlichungen:</strong><br><a href="https://academic.oup.com/mnrasl/article/522/1/L84/7044769?login=false" target="_blank" rel="noopener follow" data-wpel-link="external">Absence of the predicted 2022 October outburst of OJ 287 and implications for binary SMBH scenarios</a><br>S. Komossa et al., in: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, 23. Februar 2023. DOI: 10.1093/mnrasl/slad016</p>



<p class="wp-block-paragraph"><a href="https://arxiv.org/abs/2302.11486" target="_blank" rel="noopener follow" data-wpel-link="external">Multifrequency radio variability of the blazar OJ 287 from 2015–2022, absence of predicted 2021 precursor-flare activity, and a new binary interpretation of the 2016/2017 outburst</a><br>S. Komossa et al., in: Astrophysical Journal, 23. Februar 2023. DOI: 10.3847/1538-4357/acaf71 (Preprint via astro-ph: <a href="https://arxiv.org/abs/2302.11486" target="_blank" rel="noopener follow" data-wpel-link="external">https://arxiv.org/abs/2302.11486</a>)</p>



<p class="wp-block-paragraph"><strong>Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:</strong></p>



<ul class="wp-block-list">
<li><a href="https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=536.msg545167#msg545167" target="_blank" rel="noopener" data-wpel-link="internal">Aktive Galaktische Kerne &#8211; Quasare &#8211; supermassive Schwarze Löcher</a></li>
</ul>
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