Abströmendes Gas aus galaktischen Kernen mit supermassereichem Schwarzem Loch (Originalartikel vom 01.06.2018)

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

(Originalartikel unter www.cfa.harvard.edu)

Eine Aufnahme der Galaxie Markarian 348 im ultravioletten Licht. Ihr aktiver Kern versorgt abströmendes atomares Gas mit Energie und neue Beobachtungen dieser und vier ähnlicher Galaxien konnte die Abströmung als auch eine rotierende Gaskomponente abbilden. NASA / GALEX

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Kernen der meisten Galaxien, einschließlich unserer Milchstraße, entwickeln sich im Laufe der Zeit, da Material auf das anfängliche Schwarze Loch akkretiert. Die physikalischen Prozesse, die dieses Wachstum vorantreiben – Einspeisungs- und Rückkopplungsprozesse (feeding and feedback processes) genannt – treten in der Umgebung des galaktischen Kerns auf. Wenn die Akkretion einsetzt, wird Strahlung ausgesandt, die das Gas im Umfeld des Kerns anstrahlt und ionisiert. Winde aus den Akkretionsscheiben können mit dem Gas in Wechselwirkung treten und abströmendes Gas zur Folge haben, bei dem zu beobachten ist, daß es Geschwindigkeiten von Hunderten km/s erreicht. Relativistische Jets aus Teilchen, die von dem Schwarzen Loch ausgehen, können ebenfalls mit dem Material interagieren. Diese verschiedenen Arten der Rückkopplung sind notwendig, um zu vermeiden, übermäßig massereiche Galaxien hervorzubringen.

Klare Hinweise auf all diese Vorgänge sind in den optischen Emissionslinien ionisierter Atome entdeckt worden, deren Geschwindigkeiten gemessen werden können. Jedoch ist es sehr schwer, räumliche Informationen über die Geometrie des angeregten Gases zu gewinnen. Martin Elvis, Astronom am CfA, und neun Kollegen nutzten das acht Meter messende Gemini-Teleskop mit einem leistungsstarken neuen Instrument [Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) Integral Field Unit (IFU)], das sowohl hochaufgelöste räumliche (nicht mehr als ein paar Hundert Lichtjahre groß) Informationen als auch Angaben zu den Geschwindigkeit aufzeichnet. Die Gruppe untersuchte fünf relativ nahgelegene Galaxien, von denen bekannt ist, daß sie durch Schwarze Löcher bewirkte aktive Kerne mit heller, von Atomen ausgesandter Strahlung besitzen. Sie entdeckten, daß in allen Fällen das Gas zwei Hauptbestandteile aufweist, ein sich drehender und ein abströmender Teil. Aber im Übrigen sind die Galaxien alle ziemlich verschieden: in einer rotiert das Gas entgegengesetzt zu ihren Sternen, in einer anderen kann nur ein Flügel der Abströmung gesehen werden, und es gibt zusätzlich weitere Unterschiede. Die neue Arbeit ist nur die erste in einer Reihe weiterer Veröffentlichungen, die in allen Einzelheiten untersuchen und modellieren sollen, wie Schwarze Löcher in galaktischen Kernen wachsen.

Literatur:
„Outflows in the Narrow-Line Region of Bright Seyfert Galaxies – I. GMOS-IFU Data“
I. C. Freitas, R. A. Riffel, T. Storchi-Bergmann, M. Elvis, A. Robinson, D. M. Crenshaw, N. M. Nagar, D. Lena, H. R. Schmitt, and S. B. Kraemer
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 476, 2760, 2018

oder

arXiv1802.00387v1 [astro-ph.GA] 1 Feb 2018