CHANDRA
Gefräßige Schwarze Löcher im jungen Universum
von Stefan Deiters
astronews.com
25. Juli 2007

Beobachtungen mit dem Röntgenteleskop Chandra haben jetzt gezeigt, dass supermassereiche Schwarze Löcher offenbar schneller wachsen, wenn sie sich in jungen Galaxienhaufen befinden. Diese gefräßigen Schwerkraftfallen können die Entwicklung ihrer Muttergalaxien und ihrer Galaxienhaufen entscheidend beeinflussen.

So stellt sich ein Künstler einen aktiven Galaxienkern vor. Es handelt sich um ein supermassereiches Schwarzes Loch, das enorme Mengen an Material verschlingt.  Bild: NASA / CXC / M.Weiss

Mit Hilfe des Weltraumteleskops Chandra haben Astronomen eine Reihe von Galaxienhaufen untersucht und in jedem Haufen die Zahl der Galaxien bestimmt, die über einen aktiven Galaxienkern verfügen. Bei solchen aktiven Galaxienkernen (Active Galactic Nuclei kurz AGN genannt) handelt es sich um supermassereiche Schwarze Löcher, die mit einer sehr hohen Rate Material verschlingen. Die Chandra-Daten haben nun gezeigt, dass solche aktiven Galaxienkerne häufiger in jungen und entfernteren Galaxienhaufen zu finden sind, als in älteren und uns näheren Haufen.

Der Fund ist durchaus vereinbar mit der Vorstellung über die Entwicklung des Universums: Bei Galaxienhaufen handelt es sich um die größten Strukturen im Universum. Sie bestehen aus zahlreichen Galaxien von denen nur einige über einen aktiven Galaxienkern verfügen. Im jungen Universum enthielten die Galaxien deutlich mehr Gas als heute, es konnten Sterne entstehen und auch die zentralen Schwarzen Löcher "gefüttert" werden. Dadurch konnten die Schwarzen Löcher in jungen Haufen schneller wachsen, als die supermassereichen Schwarzen Löcher in Galaxienhaufen in unserer Umgebung.

"Die Schwarzen Löcher in den frühen Haufen sind wie Piranhas in einem gut gefüllten Aquarium", vergleicht Jason Eastman von der Ohio State University. Eastman ist auch Hauptautor der Veröffentlichung über die Arbeit, die in diesen Tagen in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal Letters erschienen ist. "Dabei schnappen sie sich nicht etwa gegenseitig das Futter weg, sondern es ist so viel vorhanden, dass sie alle genug bekommen, um schnell und deutlich zuzunehmen."

Die Astronomen haben mit Chandra nach aktiven Galaxienkernen in vier Galaxienhaufen gefahndet, die so weit von uns entfernt sind, dass wir sie zu einer Zeit sehen, in der unser Universum nur 58 Prozent seines heutigen Alters hatte. Sie verglichen die gefundenen Werte mit dem Anteil in uns nähergelegenen Galaxienhaufen. Diese sehen wir zu einem Zeitpunkt, zu dem das Universum 82 Prozent seines heutigen Alters hatte.

In den entfernteren Haufen fanden die Wissenschaftler einen 20-mal höheren Anteil von aktiven Galaxienkernen als in den uns näher gelegenen Haufen. Bei Galaxien, die sich nicht einem Haufen zuordnen lassen, ist der Unterschied zwar vorhanden, aber nicht so deutlich: Statt eines Faktors 20 stellt man hier nur einen Faktor zwei bis drei fest.

"Es war schon immer vorhergesagt worden, dass es solche schnell wachsenden Schwarzen Löcher in Haufen geben würde, aber es gab bislang dafür keine guten Beweise", macht Co-Autor und Kollege Paul Martini die Bedeutung der Beobachtungen deutlich. "Die Entdeckung kann dabei helfen, eine Reihe von ungelösten Fragen in Bezug auf Galaxienhaufen zu klären."

Zu diesen Fragen gehört etwa, warum es in den Haufen im jungen Universum vergleichsweise viele bläuliche Galaxien gibt, in denen in großem Umfang Sterne entstehen. Sind hier die aktiven Galaxienkerne schuld, die das Gas in ihrer Muttergalaxie zerstören und so die Sternentstehung abwürgen? Nachdem die hellen, blauen, massereichen Sterne erloschen sind, würden so nur die alten, rötlichen Sterne zurückbleiben. Eine andere noch nicht geklärte Frage ist der Mechanismus, durch den die Temperatur des heißen Gases in den Galaxienhaufen bei ihrer Entstehung reguliert wird. Auch hier könnte eine Heizung durch aktive Galaxienkerne eine Rolle spielen.

"In einigen naheliegenden Galaxienhaufen gibt es Hinweise auf gewaltige Eruptionen, die von den supermassereichen Schwarzen Löchern verursacht werden", so Eastman. "Aber dies mag harmlos sein im Vergleich zu dem, was sich in den jüngeren Haufen abspielt."