(NASA, ESA und J. Olmsted/STScI) Es ist bekannt, dass Quasare die leuchtkräftigsten Galaxien im Universum sind und als supermassereiche Galaxien wahnsinnige Strahlungsmengen in den Weltraum aussenden Schwarze Löcher verschlingen gierig Material von einer kolossalen Akkretionsscheibe.
Nun, sie sind jetzt noch härter geworden. Astronomen haben herausgefunden, dass von Quasaren ausgehende Strahlungsstöße wie ein Tsunami wirken können, wenn sie sich in der umgebenden Galaxie ausbreiten und Materie mit Geschwindigkeiten von einigen Prozent der Lichtgeschwindigkeit nach außen schieben.
Es ist bereits bekannt, dass solche Strahlungsstöße Teilchen auf einen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit bewegen, aber diese neuen Entdeckungen bringen sie auf eine andere Ebene, mit einigen der schnellsten Geschwindigkeitssprünge, die bisher beobachtet wurden.
Darüber hinaus unterdrücken sie die Entstehung neuer Sterne, indem sie die Materie in ihren Heimatgalaxien durchdringen.
„Diese Ausflüsse sind entscheidend für das Verständnis der Galaxienentstehung“, sagte der Astrophysiker Nahum Arav von der Virginia Tech .
„Sie treiben jedes Jahr Hunderte von Sonnenmassen an Materie an.“ „Die Menge an mechanischer Energie, die diese Ausflüsse transportieren, ist bis zu mehreren hundert Mal höher als die Leuchtkraft der gesamten Milchstraßengalaxie.“
Das Quasar-Stadium im Leben einer Galaxie ist normalerweise sehr früh – eine Periode intensiver Aktivität, die bis zu ein paar Milliarden Jahre vor dem schwarzes Loch begibt sich in ein konventionelleres Erwachsenenalter, nachdem es alle Materie in der Nähe verzehrt oder weggeblasen hat.
Wir wissen, dass dieses Schwarze Loch aktiv ist erzeugt starke Winde die in den umgebenden Raum blasen. Wir wissen auch, dass das kalte Gas in diesem Raum der Stoff ist, aus dem Sterne entstehen. Es wird angenommen, dass die Sternentstehung zum Stillstand kommt, wenn der Wind des Schwarzen Lochs es wegstößt, da nichts mehr übrig ist, um Sterne zu bilden.
Dies steht im Einklang mit dem, was wir in älteren Galaxien beobachtet haben, die viel leiser sind als diejenigen, die Quasare beherbergen; Tatsächlich ist die genaue Art und Weise, wie die Sternentstehung gestoppt wird, ein Rätsel, das Astronomen seit langem zu lösen versuchen, denn ohne sie das Universum würde wahrscheinlich ganz anders aussehen als das, was wir sehen, mit größeren Galaxien und deutlich mehr Sternen.
Es ist Möglicherweise gibt es mehrere Mechanismen Das kann dieses anhaltende Rätsel erklären.
„Sowohl Theoretiker als auch Beobachter wissen seit Jahrzehnten, dass es einen physikalischen Prozess gibt, der die Sternentstehung in massereichen Galaxien verhindert, aber die Natur dieses Prozesses bleibt ein Rätsel.“ erklärte der Kosmologe Jeremiah Ostriker der Columbia University und der Princeton University.
„Die Einbeziehung der beobachteten Ausflüsse in unsere Simulationen löst diese offenen Probleme der galaktischen Entwicklung.“
Arav und sein Team untersuchten Hubble-Beobachtungen von 13 bekannten Quasaren, um nach Ausflüssen zu suchen. Wenn diese Quasar-Tsunamis mit interstellarem Gas kollidieren, erzeugt die Kollision starke Hitze, deren Energie in Form von Licht im gesamten elektromagnetischen Spektrum emittiert wird.
„Zuerst erhalten Sie viel Strahlung in Form von Röntgen- und Gammastrahlen, die anschließend zu sichtbarem und infrarotem Licht durchdringt.“ sagte Aarav . „Man würde eine riesige Lichtshow bekommen, wie Weihnachtsbäume überall in der Galaxie.“
Anhand dieser Daten konnten sie die drei bislang beobachteten energiereichsten Quasarausflüsse messen, die in den Quasargalaxien SDSS J1042+1646, SDSS J0755+2306 und 2MASS J1051+1247 gefunden wurden. Alle drei waren stark genug, um das zu produzieren Feedback benötigt zur galaktischen Löschung.
Unter diesen war SDSS J1042+1646 ein Rekordbrecher, der den am schnellsten beschleunigten Abfluss aufwies. Innerhalb von drei Jahren beschleunigte sich einer seiner Abflüsse von 70 Millionen Stundenkilometern (43 Millionen Meilen pro Stunde) auf 74 Millionen Kilometer pro Stunde (46 Millionen Meilen pro Stunde).
Diese Forschung zeigt jedoch nicht nur, wie Galaxien gelöscht werden können. Es könnte auch eine sehr gute Erklärung dafür sein, warum die Größe der meisten Galaxien mit der Größe ihres Schwarzen Lochs korreliert.
Wenn das Schwarze Loch Material wegbläst, begrenzt es nicht nur die Anzahl der Sterne, die entstehen können; Es begrenzt auch die Nahrungsaufnahme und damit auch die Größe, mit der es wachsen kann.
„Hubbles Ultraviolettbeobachtungen ermöglichen es uns, die gesamte Bandbreite der Energieabgabe von Quasaren zu verfolgen, vom kühleren Gas bis zum extrem heißen, stark ionisierten Gas in den massereicheren Winden.“ sagte der Astronom Gerard Kriss des Space Telescope Science Institute.
„Diese waren bisher nur mit viel schwierigeren Röntgenbeobachtungen sichtbar.“ Solche starken Ausflüsse könnten neue Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen dem Wachstum eines zentralen supermassereichen Schwarzen Lochs und der Entwicklung seiner gesamten Muttergalaxie liefern.“
Die Forschung wurde in sechs Artikeln veröffentlicht Die Ergänzungsreihe zum Astrophysikalischen Journal .