Die Interaktionen Schwarzer Löcher mit ihren galaktischen Umgebungen

Massive Schwarze Löcher mit zahlreichen Millionen Sonnenmassen befinden sich in den Zentren der heutigen Galaxien, einschließlich der Milchstraße. Ihre Eigenschaften hängen von den Wirtsgalaxien ab und wirken sich auf diese aus.

Energie

Die Massen von Schwarzen Löchern in lokalen Galaxien zeigen Korrelationen mit den Eigenschaften ihrer Wirtsgalaxien. Dies deutet darauf hin, dass das Wachstum Schwarzer Löcher eng mit deren Umgebung verbunden ist. Es ist jedoch insbesondere bezüglich der frühen kosmischen Perioden nur wenig Genaues darüber bekannt, wie sich diese bilden und wie diese mit ihren Wirtsgalaxien interagieren. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts MBHG (The cosmic evolution of massive black holes) wurde eine theoretische Untersuchung über die Bildung massiver Schwarzer Löcher und deren Wachstum innerhalb von Galaxien durchgeführt. Zu diesem Zweck verwendete das Forschungsteam kosmologische hydrodynamische Simulationen und halbanalytische Modelle. Das Team verfolgte in unterschiedlichen Galaxienarten die Entwicklung des Galaxie-/Schwarzes-Loch-Systems von der Entstehungsperiode des Schwarzen Lochs bis heute. Es wurde die Verbindung zwischen der Bildung Schwarzer Löcher, der Sternbildungsgeschichte in der Wirtsgalaxie und der kosmischen Umgebung untersucht. Ein Schwerpunkt lag insbesondere hinsichtlich der ersten kleinen Galaxien in frühen kosmischen Zeiten auf der Bedeutung der Umgebung für das Wachstum Schwarzer Löcher. Im Zuge von MBHG wurde zudem die Evolution massiver Schwarzer Löcher während Galaxienverschmelzungen untersucht. Hierbei standen sowohl die Dynamik als auch die Akkretionseigenschaften im Fokus. Das Projekt beleuchtete, wann massive Schwarze Löcher im Zuge von Galaxienverschmelzungen als aktive Galaxienkerne erstrahlen sowie die Bedingungen, die für die Entwicklung binärer und multipler Schwarzer Löcher notwendig sind. Die Simulationen waren unter Verwendung einer hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung auf astrophysikalische Details fokussiert, um die Eigenschaften von Gas, Sternen und Schwarzen Löchern im Laufe der Zeit zuverlässig nachverfolgen zu können. Empirische, halbanalytische und nummerische Ansätze wurden kombiniert, um eine so konsistent und umfassend wie mögliche Sichtweise auf die gemeinsame Entwicklung von Schwarzen Löchern und ihre Wirtsgalaxien zu ermöglichen. Das MBHG-Projekt bot ebenfalls den theoretischen Rahmen für die Planung zukünftiger europäischer Einrichtungen wie bspw. das Advanced Telescope for High-Energy Astrophysics (ATHENA) und den Gravitationswellendetektor evolved Laser Interferometer Space Antenna (eLISA). Projektvideo hier ansehen.

Schlüsselbegriffe

Schwarzes Loch, Galaxien, MBHG, kosmische Evolution, Sternbildung, Akkretion

The cosmic evolution of massive black holes

Die Interaktionen Schwarzer Löcher mit ihren galaktischen Umgebungen

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