Die Entstehung der Quasare

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Ein wechselwirkendes Galaxienpaar, gesehen mit dem Hubble-Weltraum-Teleskop. Eine neue Arbeit von Astronomen des CfA beschreibt diese Art von Objekt als die dritte allgemeine Stufe eines achtstufigen Entwicklungsprozesses für Galaxien, in denen sich neue Sterne bilden und die Helligkeit des zentralen Schwarzen Lochs auf dramatisch ansteigt. NASA

 

Viele unserer tiefgründigsten Geheimnisse – etwa die Natur Schwarzer Löcher, die Geburt von Planeten und sogar die Herkunft des Lebens selbst – haben Geschichten, die auf verwickelte Art mit der Vergangenheit der Galaxien verflochten sind. Dies liegt daran, daß es im jungen Universum nur Strahlung sowie ein Gas aus Wasserstoff- und Heliumatomen gab: es erforderte Galaxien und deren allererste Bewohner, Sterne, um in ihrem Inneren die Elemente zu erzeugen, die man für Planeten und das Leben benötigt. Viele Galaxien beherbergen in ihrem Zentrum ein riesiges Schwarzes Loch, dessen Einfluß dazu beiträgt, das Wachstum und die Entwicklung vom Rest der Galaxie zu bestimmen. Folglich ist die Einsicht in die Geschichte von Galaxien zentral für ein besseres Verständnis dieser drei fortwährenden Mysterien.

Astronomen, die Galaxien überall im Kosmos untersuchen, haben herausgefunden, daß diese in vielen verschiedenen Formen auftreten. Quasare sind Galaxien um supermassereiche Schwarze Löcher herum, durch die gewaltige Mengen an Energie abgestrahlt werden; Quasare gehören in der Tat zu den leistungsstärksten Energiequellen, die man kennt. Obwohl sie verhältnismäßig selten sind, sind Quasare so hell, um sie sogar auf sehr große, kosmologische Entfernungen sehen zu können – und demnach in frühen Zeitabschnitten des Universums, als sich viele Galaxien im Wachstum befanden. Auf Grund ihrer außergewöhnlichen Natur sind Quasare eine besonders geheimnisvolle Art von Galaxie und Wissenschaftler haben sich gefragt, ob nicht viele von diesen mannigfaltigen Rätseln in irgendeiner Art und Weise zusammengefügt werden könnten.

Die Astronomen Philip Hopkins, Lars Hernquist, Thomas Cox und Dušan Kereš vom Center for Astrophysics haben in diesem Monat eine bahnbrechende Arbeit im Rahmen eines ganzen Serie neuer theoretischer Arbeiten zur Entwicklung von Galaxien veröffentlicht. Sie nehmen sich der Frage nach den Quasaren an, insbesondere ihre supermassereichen Schwarzen Löcher; dabei berechnet ein ausgefeiltes Computerprogramm die Entwicklungszeit von Galaxien, während sie miteinander in Wechselwirkung stehen. Die Berechnung verfolgt die sich entwickelnden und alternden Sterne sowie die Gasvorräte, die unter den Einfluß der Schwerkraft des zentralen Schwarzen Lochs fallen. Ihr Modell erlaubt ihnen zu verfolgen, wie Galaxien unter dem Einfluß der Gravitation zusammenkommen und verschmelzen und folgt danach den Veränderungen der Sterne und das zentralen Schwarzen Lochs; die Berechnung funktioniert für alle kosmischen Epochen angesichts einiger einfacher Annahmen. So berechnen sie zum Beispiel, daß die meisten Quasare durchgehend in dem Entfernungsbereich gefunden werden, wo sie in der Tat zu sehen sind, in Übereinstimmung mit einer bestimmten Epoche des Kosmos.

Nicht zuletzt liefern ihre Modelle einen starken Hinweis gegen einige alternative Theorien, zum Beispiel die Vorstellung, daß Schwarze Löcher von Quasaren durch Materie gefüttert werden, die durch innere Prozesse ins Zentrum gelenkt werden und nicht durch die Kollisionen mit anderen Galaxien. Ihre Arbeit macht viele weitere detaillierte Vorhersagen, liefert theoretische Unterstützung für einige Erklärungen, die aus limitierten Beobachtungen gefolgert wurden und stellt einen bedeutsamen neuen Fortschritt in unserem Verständnis der Galaxien und den vielen Geheimnissen dar, für die sie wichtige Anhaltspunkte enthalten.

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