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Exploitation of the connections from X-ray binaries to active galactic nuclei

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Galaxienbildung durch Ansammlung von Sternenstaub

EU-geförderte Forscher untersuchten Ansammlungen von Sternenmaterial zu Sternen und schwarzen Löchern und erhofften sich daraus Einblicke in die Entstehung und Entwicklung von Galaxien.

Energie

Beim Betrachten des Nachthimmels könnte man glauben, die Sterne und ihre Anordnungen wären schon seit jeher so gewesen und werden es auch für immer bleiben. In Wahrheit verändert sich das Universum jedoch ständig, wenn auch in einem sehr langsamen Beobachtungsverhältnis – Sterne werden geboren und sterben und Galaxien entwickeln sich. Eines der Phänomene, die bei der Entwicklung von Galaxien eine Rolle zu spielen scheint, ist die Akkretion. Hierbei werden Gase und Staub von kompakten Objekten wie Sternen und Planeten angezogen und eingesammelt. Dies hängt mit deren Anziehungskraft zusammen, die wiederum mit ihrer großen Masse in Verbindung steht. Begleitet wird die Akkretion durch verschiedene hochenergetische Jetströme, die sich in einem Anstieg in der Leuchtkraft der Objekte bemerkbar machen. Im Zentrum vieler Galaxien liegen supermassereiche, akkretierende schwarze Löcher, auch bekannt als aktive galaktische Kerne (AGK). In weit entfernten Galaxien entstehen bei der Akkretion zu schwarzen Löchern oder Neutronensternen Quasare sowie extrem-hochenergetische Gammastrahlexplosionen und Röntgendoppelsterne oder Bursts (XRB). Astronomen konnten beobachten, dass eine sogenannte größenabhängige Beziehung zwischen dem Wachstum von AGK und von Galaxien selbst vorliegt. Massereichere Galaxien haben massereichere schwarze Löcher. Europäische Wissenschaftler setzten sich zum Ziel, ihre bisherigen Erkenntnisse zu den größenabhängigen Beziehungen zwischen XRB und AGK zu vertiefen und dabei ein einheitliches Modell für alle Akkretionsquellen zu entwickeln. Des Weiteren wollten sie die Phänomene erforschen, die das Wachstum von Galaxien beeinflussen. Diesem Ziel ging das Team mit Fördermitteln für das Projekt "Exploitation of the connections from X-ray binaries to active galactic nuclei" (XRBGAL) nach. Die Forscher fanden ineffiziente Strömungen in XRB und konnten vorherrschende, zugrundeliegende Theorien experimentell erklären. Zudem demonstrierten sie zahlreiche empirische Ähnlichkeiten zwischen akkretierenden weißen Zwergen (WZ) – einer anderen Sternenklasse – und XRBs, an deren Existenz man zuvor nie geglaubt hatte. Schließlich konnte das Team unter Zuhilfenahme der entwickelten größenabhängigen Beziehungen die Massegrenzen des schwarzen Lochs im Zentrum des Kugelsternhaufens NGC 6338 errechnen. Kann man erstmal dank Experimenten und numerischer Modelle sternbezogene und andere galaktische Ereignisse verstehen, bekommt man einen Einblick in den Ursprung und die Entwicklung von Galaxien. Das XRBGAL-Projekt lieferte wichtige empirische und mathematische Ergebnisse, die für dieses Verständnis unerlässlich sind.

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21 Oktober 2020