Künstlerische Darstellung von MG J0414+0534. (Kindai-Universität) In den entlegensten Winkeln des Universums ist es Astronomen gelungen, eine seltene Wechselwirkung einzufangen. Als Supermasse schwarzes Loch schluckt gierig die Materie um sich herum und stößt Plasmastrahlen aus, die in das Gas in der Galaxie um ihn herum eindringen und es erhitzen.
Das ist selbst in den besten Zeiten schwer zu erfassen, aber dieser Fall war eine besonders beeindruckende Leistung. Die fragliche Galaxie ist satte 11 Milliarden Lichtjahre entfernt – als das Universum weniger als 3 Milliarden Jahre alt war.
Es heißt MG J0414+0534 und Astronomen konnten es aufgrund der Gravitationslinse detailliert erfassen. Zwischen uns und der Galaxie befindet sich eine andere, ziemlich massereiche Galaxie, deren Schwerkraft den Weg des von hinten wandernden Lichts verzerrt und um sie herum vier Bilder von MG J0414+0534 erzeugt (siehe Bild unten).
„Diese Verzerrung funktioniert wie ein ‚natürliches Teleskop‘, um eine detaillierte Sicht auf entfernte Objekte zu ermöglichen.“ sagte der Astronom Takeo Minezaki der Universität Tokio in Japan.
Der Linsenquasar. (ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), K. T. Inoue u. a.)
Und dies kann uns zeigen, wie sich einige Galaxien im frühen Universum entwickelten.
Schwarze Löcher – und insbesondere die supermassiven Schwarzen Löcher, die Galaxien antreiben – sind außerordentlich komplexe Dinge. Sie sind so dicht, dass ihre Schwerkraft einen Punkt ohne Wiederkehr um sie herum erzeugt: eine Grenze, die als Ereignishorizont bezeichnet wird und jenseits derer nicht einmal die Lichtgeschwindigkeit ausreicht, um Fluchtgeschwindigkeit zu erreichen. Wir können daher nicht in ein Schwarzes Loch hineinsehen.
Aber außerhalb des Ereignishorizonts – also des Teils, den wir sehen können – ist eine unglaublich extreme Umgebung. Das extremste Beispiel ist ein Quasar, ein aktiver galaktischer Kern mit einem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum. Dies sind die frühen, heftigen Phasen im Leben einer Galaxie, in denen sich das Schwarze Loch aktiv an der Materie um es herum ernährt.
Dadurch wird intensives Licht im gesamten elektromagnetischen Spektrum ausgesendet, während die Akkretionsscheibe aus Material, die um das Schwarze Loch herum und in dieses hinein wirbelt, durch Reibung intensives Licht und Wärme erzeugt. Quasare gehören zu den hellsten Objekten im Universum.
Aber das ist nicht alles. Diese aktiven Schwarzen Löcher verfügen außerdem über Jets aus ionisiertem Material, die mit relativistischer Geschwindigkeit – vergleichbar mit der Lichtgeschwindigkeit – aus ihren Polregionen austreten. Diese kommen nicht aus dem Inneren des Schwarzen Lochs; Es wird angenommen, dass das Material vom inneren Rand der Akkretionsscheibe entlang der Magnetfeldlinien des Schwarzen Lochs außerhalb des Ereignishorizonts zu den Polen geleitet wird, wo es mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen wird.
Diese Jets wiederum können in die Galaxie des Schwarzen Lochs strömen und die Staub- und Gaswolken wegblasen, die andernfalls zu Sternen kollabieren würden, wodurch die Sternentstehung, ein Phänomen, das als Quenching bezeichnet wird, effektiv verhindert wird.
Die meisten älteren Galaxien werden gelöscht, und Astronomen sind immer noch dabei, die Mechanismen herauszufinden, durch die dies geschehen kann. Einer von diese Mechanismen Ist Quasarwinde . Auch die Jets könnten einen Beitrag leisten.
Es ist bekannt, dass MG J0414+0534 über bipolare Jets verfügt, die aus seinem Schwarzen Loch schießen. Durch die Kombination der vier Linsenbilder der Galaxie und die Subtraktion der Gravitationseffekte der davor liegenden Galaxie konnte das Team ein Bild dieser Jets rekonstruieren.
(ALMA/ESO/NAOJ/NRAO/K.T. Inoue et al.)
Über: Rekonstruierte Bilder davon, wie MG J0414+0534 aussehen würde, wenn die Gravitationslinseneffekte ausgeschaltet wären. Die Emissionen von Staub und ionisiertem Gas in der Umgebung eines Quasars sind rot dargestellt. In Grün sind die Emissionen von Kohlenmonoxidgas dargestellt, die entlang der Jets eine bipolare Struktur aufweisen.
„Durch die Kombination dieses kosmischen Teleskops und der hochauflösenden Beobachtungen von ALMA haben wir eine außergewöhnlich scharfe Sicht erhalten, die 9.000-mal besser ist als das menschliche Sehvermögen.“ sagte der Astronom Kouichiro Nakanishi des Nationalen Astronomischen Observatoriums Japans/SOKENDAI.
„Mit dieser extrem hohen Auflösung konnten wir die Verteilung und Bewegung von Gaswolken um Jets ermitteln, die von einem supermassereichen Schwarzen Loch ausgestoßen wurden.“
Wenn die Jets des Schwarzen Lochs auf das Gas des interstellaren Mediums prallen, erzeugt der Aufprall Wärme. Aus dieser Wärmekarte konnten die Forscher berechnen, dass sich die Gaswolken mit Geschwindigkeiten von bis zu 600 Kilometern pro Sekunde (373 Meilen pro Sekunde) bewegten.
Darüber hinaus waren sowohl die Gaswolken als auch die Jets für eine Galaxie dieser Art relativ klein, was darauf hindeutet, dass wir ein sehr frühes Stadium der Jetbildung beobachten – bereits einige Zehntausend Jahre. Dies bedeutet, dass es sehr wichtig sein könnte, um zu verstehen, wie Galaxien gelöscht werden.
„MG J0414+0534 ist ein hervorragendes Beispiel für die Jugend der Jets“, sagte der Astronom Kaiki Inoue der Kindai-Universität in Japan.
„Wir haben bereits in der sehr frühen Entwicklungsphase von Jets verräterische Hinweise auf eine signifikante Wechselwirkung zwischen Jets und Gaswolken gefunden.“ „Ich denke, dass unsere Entdeckung den Weg für ein besseres Verständnis des Evolutionsprozesses von Galaxien im frühen Universum ebnen wird.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe .