HERSCHEL
Schwarze Löcher drosseln Sternentstehung
von Stefan Deiters
astronews.com
15. Mai 2012

In Galaxien, deren supermassereiches Schwarzes Loch besonders aktiv ist, entstehen weniger Sterne als in Systemen mit einem nicht so aktiven Schwarzen Loch. Dies ergaben jetzt Beobachtungen mit dem europäischen Infrarot-Weltraumteleskop Herschel. Für die Astronomen ist der Fund ein Hinweis darauf, wie Schwarze Löcher die Entwicklung ihrer Galaxien beeinflussen können.

Eine aktive Galaxie mit einem hellen Zentrum und einem gewaltigen Jet, was auf ein besonders aktives Schwarzes Loch hindeutet. Bild: NASA/JPL-Caltech  [Großansicht]

"Uns interessiert, welchen Zusammenhang es zwischen Sternentstehung und der Aktivität des Schwarzen Lochs gibt", erläutert Mathew Page vom Mullard Space Science Laboratory des University College in London, der auch Erstautor eines Fachartikels über die Studie in der Wissenschaftszeitschrift Nature ist. "Beide Prozesse scheinen bis zu einem bestimmten Punkt zunächst stärker zu werden, die energiereichsten Schwarzen Löcher würgen dann aber offenbar die Sternentstehung ab."

Astronomen vermuten, dass sich in den Zentren nahezu aller großen Galaxien supermassereiche Schwarze Löcher verbergen, deren Masse die unserer Sonne um das viele Millionenfache übersteigt. Befinden sich in ihrem unmittelbaren Einflussbereich größere Mengen an Material, können sie in verhältnismäßig kurzer Zeit relativ große Mengen an Gas verschlucken. Man nennt diese Schwarzen Löcher dann "aktiv" und spricht auch von einem "aktiven Galaxienkern".

Bevor das Gas jedoch auf Nimmerwiedersehen in den Schwarzen Löchern verschwindet, heizt es sich auf extreme Temperaturen auf und sendet dadurch eine starke und energiereiche Strahlung aus. Im jungen Universum, das haben umfangreiche Himmelsdurchmusterungen ergeben, gab es deutlich mehr aktive und oft auch deutlich hellere Galaxienkerne sowie eine merklich höhere Sternentstehungsaktivität.

Die Untersuchung von nahegelegenen aktiven Schwarzen Löchern hatte in den letzten Jahren Hinweise dafür geliefert, dass die Aktivität von Schwarzen Löchern Sternentstehung in der jeweiligen Wirtsgalaxie unterdrücken kann. Offenbar sorgt die Energie rund um die aktiven Schwerkraftfallen dafür, dass das kalte Gas der Galaxie aufgewärmt und verteilt wird. Dieses kalte Gas aber ist die Grundvoraussetzung für die Entstehung neuer Sterne. Die bisherigen Untersuchungen konnten allerdings immer nur einen zeitlichen "Schnappschuss" liefern, so dass der generelle Zusammenhang zwischen aktiven Galaxienkernen und der Sternentstehung im Verlauf der Geschichte des Universums offen blieb.

"Um zu verstehen, wie aktive Galaxienkerne die Sternentstehung im Verlauf der Geschichte des Universums beeinflussten, haben wir die Epoche betrachtet, in der die Sternentstehung am heftigsten war, nämlich vor acht bis zwölf Milliarden Jahren", so Teammitglied James Bock vom Jet Propulsion Laboratory der NASA. "Damals verlief die Sternentstehung in den Galaxien zehnmal heftiger als durchschnittlich heute. Viele dieser Galaxien sind unglaublich hell, mehr als 1.000-mal heller als unsere Milchstraße."

Für ihre Untersuchung haben Page und sein Team Daten des europäischen Infrarot-Weltraumteleskops Herschel von insgesamt 65 Galaxien analysiert und die Sternentstehungsraten in den Systemen bestimmt. Ihre Resultate haben sie dann mit Röntgendaten des NASA-Weltraumteleskops Chandra verglichen, die ihnen etwas über die Aktivität der supermassereichen Schwarzen Löcher in den Zentren der Galaxien verraten haben.

Der Vergleich ergab, dass bei weniger hellen Systemen die Helligkeit der aktiven Galaxienkerne zusammen mit der Sternentstehungsrate ansteigt. Bei den energiereichsten zentralen Schwarzen Löchern allerdings, fällt die Sternentstehungsrate merklich ab. Die Forscher vermuten, dass sehr aktive Schwarze Löcher in ihrer Umgebung eine so intensive Strahlung erzeugen und dadurch verhindern, dass sich das Rohmaterial zu neuen Sternen zusammenfinden kann.

"Da wir jetzt den Zusammenhang zwischen aktiven supermassereichen Schwarzen Löchern und Sternentstehung kennen, wollen wir natürlich wissen, wie dieser Prozess funktioniert", so Bill Danchi, der am NASA-Hauptquartier in Washington für Herschel zuständige Wissenschaftler. "Wurde die Sternentstehung von Anfang an mit der Bildung der hellsten Galaxien dieses Typs unterdrückt oder sorgen vielmehr alle aktiven Schwarzen Löcher irgendwann für das Ende von Sternentstehung, nur die besonders aktiven einfach schneller als die weniger aktiven?"