Galaktische Winde

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Eine mit dem Hubble-Weltraum-Teleskop gewonnene optische Aufnahme der leuchtkräftigen Galaxie Markarian 231. Infrarot-Beobachtungen dieser Galaxie, durchgeführt bei der Strahlung des OH-Moleküls haben Hinweise auf heftige Winde aus dem Kern heraus erbracht. Eine neue Arbeit unterbreitet Schlußfolgerungen über den Wind aus Beobachtungen an OH-Strahlung bei vierundzwanzig anderen leuchtkräftigen Infrarot-Galaxien. NASA / Hubble

Die leuchtkräftigsten Galaxien in unserem Universum sind im sichtbaren Licht nicht besonders hell. Ein Großteil ihres Energieausstoßes (der den unserer Milchstraße um das hundert- oder sogar tausendfache übersteigen kann) erfolgt bei infraroten Wellenlängen. Die Energiequelle in diesen Galaxien sind heftige Sternentstehungsausbrüche und/oder Aktivität um ein massereiches Schwarzes Loch im Kern der Galaxie, ein sogenannter aktiver galaktischer Kern (active galactic nucleus = AGN). Die Strahlung aus diesen Prozessen wird von Staub absorbiert, der diese dann als infrarotes Licht wieder abgibt. Astronomen vermuten, daß viele gewöhnliche Galaxien, auch unsere eigene, zu irgendeinem Zeitpunkt in ihrer Vergangenheit eine Phase leuchtkräftiger Aktivität durchlaufen haben.

Die Art und das Ausmaß, in der AGNs ihre Umgebung beeinflussen, ist ein entscheidender Abschnitt in der Entwicklung einer Galaxie. Astronomen arbeiten daran, die beteiligten Prozesse in allen Einzelheiten zu bestimmen. In einem Szenario kann ein supermassereiches Schwarzes Loch einen starken, doch relativ kurzen Einfluß (etwa zehn Millionen Jahre) ausüben und die Sternentstehung in seiner Heimatgalaxie unterdrücken. Man vermutet, daß eine solche Rückkopplung auftritt, wenn Strahlung aus der Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch einen Wind aus teilweise neutralem, teilweise ionisiertem Gas in die Galaxie treibt und dies ihr Material verringert, das zur Sternbildung benötigt wird. Vermutlich ist diese Art von Rückkopplung bei Galaxienverschmelzungen besonders effektiv, kurz nachdem die beiden Kerne sich miteinander vereinigt haben. Infrarote, leuchtkräftige Galaxienverschmelzungen, die oft sowohl hohe Raten an Sternentstehung als auch leuchtkräftige AGNs aufweisen, sind demnach wichtige Orte, um die Eigenschaften und Auswirkungen der AGN-Rückkopplung zu untersuchen.

Siebzehn Astronomen, darunter auch Howard Smith vom CfA, haben das Herschel-Weltraum-Teleskop genutzt, um vierundzwanzig infrarote, leuchtkräftige Galaxien mit der abgegebenen Strahlung des im Gas vorhandenen, einfach gebauten Hydroxylmoleküls (OH) zu untersuchen. Dieses Molekül kommt häufig vor und ist großteils für die langwellige Infrarotstrahlung verantwortlich, die von Staub nicht absorbiert wird und kann so ohne Abschwächung gesehen werden. Vor zwei Jahren berichteten mit Herschel arbeitende Astronomen von der Entdeckung heftiger Winde aus dem galaktischen Kern, wobei sie dieses Molekül als Untersuchungsmittel einsetzten und die neue Untersuchung von vierundzwanzig leuchtkräftigen Systemen ist ein systematischer Versuch, die Natur dieser Winde mit diesem neuen molekularen Werkzeug zu untersuchen.

Das Team berichtet von der Feststellung, daß sich die Natur der OH-Linie zwischen den Quellen im Detail sehr stark ändert, aber im Großen und Ganzen in vier Kategorien eingeteilt werden kann, je nachdem, ob die Linie in Emission, in Absorption, einer Mischung aus beiden zu sehen ist oder aber fehlt. Wenn die Linien jedoch sichtbar sind, zeigen sie sehr schnelle Bewegungen im Wind von bis zu 2.000 Kilometer pro Sekunde an; in diesen Winden befindet sich Materie in der Größenordnung von 200 Millionen Sonnenmassen. In dieser ersten Veröffentlichung aus einer Reihe von Arbeiten, welche die verschiedenen Galaxientypen analysiert, stellen die Forscher die Vermutung an, daß die Winde aus dem galaktischen Kern eine frühe Phase im Aufbrechen des Staubvorhangs um das supermassereiche Schwarze Loch sein kann. In diesem Fall können sich diese Objekte bald in auffälligere optische Quellen, wie etwa Quasare, entwickeln.

Literatur:
„Diagnostics of AGN-Driven Molecular Outflows in ULIRGs from Herschel-PACS Observations of OH at 119μm“
H. W. W. Spoon, D. Farrah, V. Lebouteiller, E. Gonzalez-Alfonso, J. Bernard-Salas, T. Urrutia, D. Rigopoulou, M. S. Westmoquette, H. A. Smith, J. Afonso, C. Pearson, D. Cormier, A. Efstathiou, C. Borys, A. Verma, M. Etxaluze, and D. L. Clements
The Astrophysical Journal, 775:127 (20pp), 2013 October 1

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