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Schwarze Löcher beeinflussen Entwicklung von Galaxien

EU-finanzierte Wissenschaftler haben festgestellt, dass die Gravitationsquelle im Herzen einer nahegelegenen Galaxie ausreichend Energie in den lokalen Weltraum ausstrahlt, um die Sternentstehungsrate zu verändern.
Schwarze Löcher beeinflussen Entwicklung von Galaxien
Diese durch supermassereiche schwarze Löcher erzeugten Jets sind dafür bekannt, das sie umgebende Gas aufzuheizen, was es unmöglich macht, dass sich Geburtswolken verdichten und zu Sternen kollabieren. Im Rahmen des von der EU finanzierten Projekts BHS SHAPING GALAXIES (Black holes altering galaxy evolution: how to find them?) war man bis ins Detail Zeuge dieses Effekts.

Wissenschaftler beobachteten die Prototyp-Galaxie IC 5063 und große Ausflüsse an Gas. Das Gas wird durch den Jet des Schwarzen Lochs beschleunigt, wodurch über 2 200 Lichtjahre hinweg ein Wind mit Geschwindigkeiten zwischen 600 und 1 200 km pro Sekunde in Bezug auf die Bewegung der Galaxie entsteht. Schon in der Vergangenheit wurden die Effekte des Radio-Jets der Galaxie IC 5063 beobachtet. Diese sehr aktive Galaxie ist der Erde relativ nah, uns trennen 160 Millionen Lichtjahre. Diese beiden Eigenschaften lassen sie als einen idealen Kandidaten in Frage kommen, um die Auswirkungen supermassereicher Schwarzer Löcher auf Galaxien zu erforschen.

Ein weiteres wichtiges Merkmal von IC 5063 ist, dass der Radio-Jet nahezu mit der Gasscheibe in seiner Mitte ausgerichtet ist. Er besteht aus Elektronen, die auf von einem schwarzen Loch ausgehenden spiralförmigen Bahnen unterwegs sind. Diese Elektronen emittieren Synchrotronstrahlung, die das umgebende Gas anregt und aufheizt.

Die Jet-Strahlung verursacht Bugstoßwellen in dem Gas, die in die Bildung starker, heißer, schneller Winde in vier verschiedenen Regionen geschoben werden. Die Windtemperatur liegt bei 1500 bis 2700 Kelvin, und mehr als 2 Millionen Quadratlichtjahre werden aufgeheizt.

Die Sterne bilden sich nach dem Kollabieren einer Wasserstoffwolke, bis ihr Gewicht dazu führt, dass Wasserstoff zu Helium schmilzt und Energie freisetzt. Damit die Wolke kollabieren kann, muss sich das Gas abkühlen und verdichten. Aber die beobachteten Winde heizen sich auf und dispergieren das Gas, was die Sternentstehung unterbricht.

Das Team von BHS SHAPING GALAXIES suchte gleichermaßen in den vom Teleskop des Institut de radioastronomie millimétrique (IRAM) gesammelten Daten für Radiogalaxien sowie in den Beobachtungen aktiver galaktischer Kerne am Herschel-Weltraumteleskop nach derartigen Winden. Bis zu 50 % der Quellen zeigten für Ausströmungen typische Signaturen.

Gängige Theorien zur galaktischen Evolution sind nur schwer auf die Probe zu stellen, da die Prozesse extrem langsam ablaufen. Durch Beobachtung von Radio-Jets aus schwarzen Löchern konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass diese das Ende der Sternentstehung signalisieren. Danach neigen Galaxien zur Alterung und bilden kaum neue Sterne.

Ein Video mit dem Titel „Winds in the galaxy IC5063 driven by a black hole jet“ (Von Schwarzem Loch ausgehender Jet erzeugt Wind in der Galaxie IC5063) steht hier zur Verfügung.

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Schlüsselwörter

schwarze Löcher, Sternbildung, BHS SHAPING GALAXIES, Radio-Jet, Synchrotronstrahlung
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