Künstlerische Darstellung einer Gezeitenstörung durch ein Schwarzes Loch. (Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF) Je mehr wir das Universum studieren, desto wahrscheinlicher erscheint es, dass jede Galaxie einen kosmischen Koloss umkreist – einen Supermassereichen schwarzes Loch , der den galaktischen Kern antreibt.
Wir wissen vieles über diese riesigen Objekte nicht – einschließlich der eklatanten Frage, wie sie so groß werden –, aber neue Forschungsergebnisse könnten uns helfen, einige der Lücken zu schließen. Laut einer neuen Radiountersuchung aller Galaxien in einer Himmelsregion verschlingt jedes supermassereiche Schwarze Loch in einem galaktischen Kern Materie, wenn auch etwas anders.
„Wir bekommen immer mehr Hinweise darauf, dass alle Galaxien eine enorme Masse haben.“ Schwarze Löcher in ihren Zentren. „Natürlich müssen diese zu ihrer jetzigen Masse angewachsen sein“, sagte der Astronom Peter Barthel der Universität Groningen in den Niederlanden.
„Es scheint, dass wir dank unserer Beobachtungen diese Wachstumsprozesse nun im Blick haben und langsam aber sicher beginnen, sie zu verstehen.“
Es gibt eine seltsame Lücke im Massenbereich von Schwarzen Löchern, was bedeutet, dass uns ein wichtiger Teil des Puzzles fehlt, wie supermassereiche Schwarze Löcher entstehen und wachsen. Schwarze Löcher mit stellarer Masse – also solche, die sich aus dem kollabierten Kern eines massereichen Sterns gebildet haben – wurden bisher nur entdeckt 142-fache Masse der Sonne , und selbst dieses war schwerer als gewöhnlich, das Produkt einer Kollision zwischen zwei kleineren Schwarzen Löchern.
Supermassive Schwarze Löcher hingegen haben typischerweise eine Masse zwischen einigen Millionen und Milliarden Sonnenmassen. Man könnte meinen, dass es, wenn supermassereiche Schwarze Löcher aus solchen mit Sternmasse erwachsen würden, viele solche mit mittlerer Masse gäbe, aber bisher wurden nur sehr wenige Entdeckungen gemacht.
Eine Möglichkeit, dies herauszufinden, besteht darin, die Schwarzen Löcher zu untersuchen, die wir haben haben entdeckt, um zu sehen, ob ihr Verhalten uns Hinweise geben kann; Das hat ein Team von Astronomen unter der Leitung von Jack Radcliffe von der Universität Pretoria in Südafrika getan.
Ihr Fokus lag auf einer Region des Weltraums, die als bekannt ist WAREN-Nord , im Sternbild Ursa Major gelegen. Diese Region, Gegenstand einer Hubble-Deep-Sky-Durchmusterung, wurde gut untersucht, vor allem jedoch im optischen, ultravioletten und infraroten Wellenlängenbereich.
Ein Abschnitt von GOODS North, wobei jeder Punkt eine Galaxie darstellt. (NASA/ESA/G. Illingworth/P. Oesch/R. Bouwens und I. Labbé und das Wissenschaftsteam)
Radcliffe und sein Team führten Analysen der Region mit einem Wellenlängenbereich bis hin zum Röntgen durch und ergänzten die Mischung durch Radiobeobachtungen mithilfe der Interferometrie mit sehr langer Basislinie. So identifizierten sie aktive galaktische Kerne – solche, die ein aktives supermassereiches Schwarzes Loch enthalten –, die in verschiedenen Wellenlängen hell waren.
Wenn supermassive Schwarze Löcher aktiv Material ansammeln – indem sie Gas und Staub aus ihrem umgebenden Raum schlürfen – erwärmt sich das Material und leuchtet mit elektromagnetischer Strahlung, die hell genug ist, um über weite kosmische Entfernungen gesehen zu werden.
Abhängig davon, wie viel Staub den galaktischen Kern verdeckt, können einige Wellenlängen dieses Lichts stärker sein, sodass kein einzelner Wellenlängenbereich zur Identifizierung aller aktiven galaktischen Kerne in einem Himmelsausschnitt verwendet werden kann.
Ausgestattet mit diesen zusätzlichen Informationen führte das Team eine Untersuchung des AGN in GOODS-North durch und machte mehrere Beobachtungen.
Das erste war, dass nicht jede aktive Akkretion gleich ist. Das mag wie eine Selbstverständlichkeit erscheinen, und wir haben sicherlich verschiedene supermassereiche Schwarze Löcher beobachtet, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ansammeln, aber die Daten sind dennoch nützlich. Die Forscher fanden heraus, dass einige aktive supermassereiche Schwarze Löcher viel schneller Material verschlingen als andere, andere hingegen gar nicht viel.
Als nächstes untersuchten sie das Vorhandensein von Starburst-Aktivität – also einer Region und Periode intensiver Sternentstehung –, die mit einem aktiven galaktischen Kern zusammenfällt.
Es wird angenommen, dass die Rückkopplung eines aktiven galaktischen Kerns die Sternentstehung unterdrücken kann, indem die gesamte Materie, aus der Sterne bestehen, weggeblasen wird. Einige Studien belegen dies jedoch gezeigt, dass das Gegenteil passieren kann Auch das Material, das durch Rückkopplungen geschockt und komprimiert wird, kann zu Babysternen zusammenbrechen.
Sie fanden heraus, dass einige Galaxien Starburst-Aktivität aufweisen, andere nicht. Interessanterweise kann die anhaltende Starburst-Aktivität die Sichtbarkeit eines aktiven Galaxienkerns erschweren, was darauf hindeutet, dass weitere Untersuchungen erforderlich sind, um die Rolle der Rückkopplung bei der Löschung besser zu definieren.
Schließlich untersuchten sie die relativistischen Jets, die während der aktiven Akkretion aus den Polen eines supermassereichen Schwarzen Lochs schießen können. Es wird angenommen, dass diese Jets aus einem kleinen Bruchteil von Material bestehen, das entlang magnetischer Feldlinien vom inneren Bereich der Akkretionsscheibe zu den Polen des Schwarzen Lochs geschleudert wird, wo es in Form von Jets aus ionisiertem Plasma mit einer Geschwindigkeit von a in den Weltraum geschleudert wird erheblicher Prozentsatz der Lichtgeschwindigkeit.
Wir sind nicht ganz sicher, wie und warum diese Jets entstehen, und die Forschung des Teams legt nahe, dass die Akkretionsrate des Materials keine große Rolle spielt. Sie fanden heraus, dass sich Jets nur manchmal bilden und dass es keine Rolle spielt, ob ein Schwarzes Loch schnell oder langsam frisst.
Diese Informationen könnten laut den Forschern dazu beitragen, das Akkretionsverhalten und das Wachstum supermassiver Schwarzer Löcher besser zu verstehen. Und sie sagten, es zeige auch, dass die Radioastronomie in Zukunft bei diesen Studien eine wichtigere Rolle spielen könne.
Das bedeutet, dass wir in Zukunft über leistungsfähigere Werkzeuge verfügen werden, um eines der verwirrendsten Rätsel um Schwarze Löcher zu lösen: Wo zum Teufel kommen supermassive Chonker überhaupt her?
Die Forschung des Teams wurde in zwei Artikeln veröffentlicht und akzeptiert Astronomie und Astrophysik . Sie können gefunden werden Hier Und Hier .