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The Dust Devils in Galaxy Centres

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Schwarze Löcher umtanzende Staubteufel verraten Neues über den Kosmos

Die Forschung erhofft sich von der Untersuchung der Materiewolken, die sich um Schwarze Löcher ansammeln, zu einem besseren Verständnis des Universums als Ganzes zu gelangen.

Weltraum

Das Universum ist zwar ein riesiger, offener Raum, aber dank der Schwerkraft herrscht keineswegs große Leere. Verstreut im ganzen Universum sind Galaxien, Ansammlungen von Milliarden Sternen, Gas und Staub. Aber es gibt da draußen auch etwas, das in der Dunkelheit des Weltalls lauert – etwas, das sämtliche ihm in die Quere kommende Materie verschlingen kann. Bei diesem Etwas handelt es sich um das supermassereiche Schwarze Loch. „Es ist zwar bekannt, dass alle großen Galaxien in ihrem Zentrum ein supermassereiches Schwarzes Loch haben, aber wir wissen nur sehr wenig darüber, wo und wann sie geboren werden und wie sie zu den von ihnen eingenommenen spektakulären Massen heranwachsen“, sagt Astrophysiker und Marie-Skłodowska-Curie-Stipendiat Daniel Asmus. Mit Unterstützung des EU-finanzierten Projekts DUSTDEVILS ging Asmus daran, neues Erkenntnisse über die Geheimnisse der galaktischen Schwarzen Löcher zu gewinnen. „Scheinbar spielen diese Schwarzen Löcher bei der Entwicklung von Galaxien eine wichtige Rolle, da sie Material aus ihren inneren Regionen nach außen blasen“, fügt er hinzu. „Aus neuen Kenntnissen über Schwarze Löcher können wir auch mehr über das Universum als Ganzes schlussfolgern.“

Staubteufel im All

Asmus‘ Forschung hatte die Wachstums- und Feedbackphase galaktischer Schwarzer Löcher zum Schwerpunkt. In dieser Phase werden große Mengen an Strahlung über das gesamte elektromagnetische Spektrum hinweg freigesetzt, wodurch der Kern einer Galaxie um ein Vielfaches heller als der Rest des Sternsystems leuchtet. Die sogenannten aktiven galaktischen Kerne leuchten so hell, dass sie über riesige kosmische Entfernungen sichtbar sind. „Bei diesem Phänomen wird ein großer Teil der einfallenden Materie aus der wirbelnden Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs herausgehoben, ähnlich wie ein Staubteufel in der Wüste“, erklärt Asmus. „Diese sogenannten Staubteufel könnten uns die Struktur aktiver galaktischer Kerne wesentlich besser verstehen lassen und waren deshalb Gegenstand unserer Forschung.“ Durch Beobachtung einer Teststichprobe aus nahen Galaxien kam Asmus zu dem Schluss, dass innerhalb aktiver galaktischer Kerne polarer Staub ein allgegenwärtiges Phänomen sein könnte. „Gleichermaßen fanden wir auch erste Hinweise auf einen physikalischen Zusammenhang zwischen der Größe der polaren Struktur und der Akkretionsrate des Schwarzen Lochs relativ zu seiner Masse“, erläutert Asmus. „Das deutet darauf hin, dass polarer Staub tatsächlich Teil eines strahlungsgetriebenen Windes ist, der sich von der äußeren, staubigen Akkretionsscheibe bis in galaktische Größenordnungen erstreckt.“ Motiviert durch diese neuen Erkenntnisse führte Asmus daraufhin per Data Mining eine Suche nach aktiven galaktischen Kernen im lokalen Universum durch. Durch die Suche nach polarem Staub, der im Infrarotbereich strahlt, konnte er neue Schwarze Löcher identifizieren, die in stark verdeckten Umgebungen im Entstehen begriffen sind. Laut Asmus wuchs durch diese Arbeit die Zahl der bekannten aktiven galaktischen Kerne um fast 40 %.

Mehr Forschung für die Zukunft

Das Projekt DUSTDEVILS untermauert und erweitert unser Verständnis des Wachstums Schwarzer Löcher erheblich und schafft somit die optimalen Voraussetzungen für das schon bald startende James-Webb-Weltraumteleskop. „Nachdem wir staubbeladene Polarwinde als ein neues Paradigma aufgestellt haben, wird das James-Webb-Weltraumteleskop unsere Arbeit viel tiefgründiger weiterverfolgen können“, bekräftigt Asmus. Asmus plant, die projektintern aufgezeigten verdeckten aktiven galaktischen Kerne weiterzuverfolgen. „Diese Arbeit hat zukünftigen Röntgen-Durchmusterungen des gesamten Himmels den Weg bereitet, die unsere Durchmusterung auf lokale, wachsende Schwarze Löcher vervollständigen werden“, schließt er.

Schlüsselbegriffe

DUSTDEVILS, Schwarze Löcher, Universum, Weltraum, Galaxien, aktive Galaxiekerne, aktive galaktische Kerne, polarer Staub

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