Eine Verbindung zwischen Schwarzen Löchern und neuen Sternen

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Dies ist ein Kompositbild von NGC 1068, eine der nächstgelegenen und hellsten Galaxien, die ein rasch wachsendes Schwarzes Loch und Sternentstehung besitzt. Eine neue Untersuchung zeigt, daß im Durchschnitt sowohl die Akkretion eines Schwarzen Lochs als auch die Sternentstehung mit ähnlichen Raten wachsen und ist vielleicht damit verbunden, wie Material in die jeweiligen Regionen strömt. Röntgendaten vom Chandra-Röntgen-Observatorium sind rot, optische Daten vom Hubble-Weltraum-Teleskop grün und Radiodaten vom Very Large Array blau dargestellt. NASA und Chandra

 

Vermutlich finden sich supermassereiche Schwarze Löcher (solche mit Millionen bis Milliarden Sonnenmassen) in den Zentren der meisten Galaxien. Diese Schwarzen Löcher müssen bei der Akkretion Zeiten hoher Aktivität durchlaufen haben, um auf ihre gewaltigen Abmessungen anzuwachsen, während der sie als aktive galaktische Kerne, und besonders hell im Röntgenlicht, zu beobachten wären. Man hat entdeckt, daß die Massen dieser Schwarzen Löcher sehr eng mit der Gesamtmasse derjenigen Sterne in Beziehung stehen, welche die Galaxie in ihrem Bulge (und die durch die Schwerkraft gebunden sind) umgeben. Als zweites entdeckte man, daß sowohl die Aktivität Schwarzer Löcher in Bezug auf ihre Akkretion als auch die Sternentstehung während etwa des gleichen kosmischen Zeitalters, vor etwa drei Milliarden Jahren, ihren Höhepunkt erreichten und von da an bis in die Gegenwart abgenommen haben. Diese beiden Befunde scheinen auf parallel verlaufende Entwicklungswege für das Wachstum der Schwarzen Löcher und der Sternmasse hinzudeuten, doch die dahinterstehende Physik, welche diese scheinbare Verbindung steuert, wenn sie wirklich existiert, ist kaum verstanden. Um das Ganze noch mehr zu verwirren, haben einige Untersuchungen einzelner Objekte zu dem Schluß geführt, daß es einen schwachen oder keinen Zusammenhang gibt – oder sogar eine umgekehrte Verbindung.

Sowohl Akkretion von Schwarzen Löchern als auch Sternentstehung erfordert steten Nachschub an Gas und Hinweise, die irgendwelche Verbindungen zwischen deren Wachstum aufdecken, könnten in den Mechanismen für den Gasnachschub zu finden sein, der sie versorgt. Eine großes Team von Astronomen, darunter Christine Jones, Bill Forman und Andy Golding vom CfA, zog folgenden Schluß: da Sternentstehung über Zeiträume von hunderte Millionen Jahren abläuft, aktive Akkretion Schwarzer Löcher hingegen sich über Millionen Jahre schnell ändern kann, war der zweckmäßigste anzuwendende Maßstab zum Vergleich beider Prozesse eine Mittelung über einen lange Zeitraum.

Die Forscher analysierten 121 aktive Galaxien, die vom Chandra-Röntgen-Observatorium sowie von den Spitzer- und Herschel-Weltraum-Teleskopen im Infraroten beobachtet wurden. Erstgenanntes lieferte ein gemitteltes Maß für die Aktivität der Akkretion, während die letzteren, die den durch junge Sterne erwärmten Staub maßen, die Sternentstehungsaktivität erfassten. Das Team fand mit dieser Methode ein nahezu lineares Verhältnis zwischen der durchschnittlichen Akkretionsrate Schwarzer Löcher und der Sternentstehungsrate für Galaxien über einen weiten Bereich an Leuchtkräften. Das Ergebnis besagt, daß es tatsächlich enge Verbindungen zwischen den beiden Aktivitäten in Galaxien gibt.

Reference:
„A Correlation between Star Formation Rate and Average Black Hole Accretion in Star-Forming Galaxies“
Chien-Ting J. Chen, Ryan C. Hickox, Stacey Alberts, Mark Brodwin, Christine Jones, Stephen S. Murray, and collaborators
The Astrophysical Journal, 773:3 (9pp), 2013 August 10

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