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Die Aktivität eines Schwarzen Lochs im Detail
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Hamburg
astronews.com
19. Oktober 2021
Ein internationales Team hat zum ersten Mal die Entwicklung
von heißem Gas beobachtet, das von einem aktiven Schwarzen Loch stammt. Die
Strukturen, die stark an Rauchfahnen von Vulkanausbrüchen erinnern, konnten in
einem noch nie dagewesenen Detailreichtum beobachtet werden. Die Forschenden
nutzten den Teleskopverbund LOFAR.
Noch nie dagewesener Detailreichtum: Die
Strukturen aus heißem Gas bilden die
wiederkehrende Aktivität supermassereicher
Schwarzer Löcher ab, die bis zu 200 Millionen
Jahre zurückreicht. Sie haben Einfluss auf die
Entwicklung des intergalaktischen Mediums.
Bild: M. Brienza, LOFAR [Großansicht] |
Die jetzt vorgestellte Studie konzentrierte sich auf das System Nest200047 -
eine Gruppe von etwa 20 Galaxien in rund 200 Millionen Lichtjahren Entfernung.
Die zentrale Galaxie des Systems Nest200047 beherbergt ein aktives Schwarzes
Loch, um das herum die Forscherinnen und Forscher Gasblasen, einige unbekannte
Filamente von relativistischen Teilchen und Magnetfeldern in einer Größe von
Hunderttausenden von Lichtjahren beobachteten. Diese Beobachtungen waren dank
LOFAR (LOw Frequency ARray), dem größten Niederfrequenz-Radioteleskop der Welt,
möglich.
LOFAR kann Radiowellen auffangen, die von den sehr schnellen elektrisch
geladenen Teilchen erzeugt werden. Das Teleskop ist ein Gemeinschaftsprojekt von
neun europäischen Ländern und ermöglichte es den Forschenden, die Aktivität des
Schwarzen Lochs im Zentrum von Nest200047 nachzuvollziehen. "Unsere Untersuchung
zeigt, wie sich diese durch das Schwarze Loch beschleunigten Gasblasen ausdehnen
und im Laufe der Zeit verändern. Dabei entstehen spektakuläre pilzförmige
Strukturen, Ringe und Filamente, die denen eines gewaltigen Vulkanausbruchs auf
der Erde ähneln", erklärt Prof. Marcus Brüggen von Universität Hamburg.
Im Kern jeder Galaxie befindet sich ein supermassereiches Schwarzes Loch mit
einer Masse von mehreren Millionen Sonnenmassen. Die Aktivität eines solchen
Schwarzen Lochs hat einen entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung der
Galaxie und der intergalaktischen Umgebung, in der sie sich befindet. Seit
Jahren versuchen Forscherinnen und Forscher herauszufinden, auf welche Art und
Weise und in welchem Tempo die Aktivität dieser Schwarzen Löcher diese
Aktivitäten hervorruft.
Wenn Schwarze Löcher aktiv sind, ziehen sie Umgebungsgas an und setzen dabei
enorme Mengen an Energie frei. Manchmal erfolgt die Energiefreisetzung in Form
von Teilchenströmen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und Radiowellen
erzeugen. Diese Ströme wiederum erzeugen Blasen, die langsam aufsteigen und das
sie umgebende intergalaktische Medium aufheizen. Dies hat einen immensen
Einfluss auf die Entwicklung des intergalaktischen Mediums und folglich auch auf
die weitere Entwicklung der Galaxie, zum Beispiel ob sie weiter anwächst.
"Die Studie zeigt, dass sich der Einfluss aktiver Schwarzer Löcher auf Skalen
bewegt, die bis zu hundert Mal größer sind als die umgebende Galaxie selbst, und
dass ein solcher Einfluss bis zu Hunderte von Millionen Jahren andauert",
erläutert Prof. Franceso de Gasperin von der Universität Hamburg.
Für ihre Arbeit nutzten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch
Beobachtungen von eROSITA, dem neuen Röntgenteleskop an Bord des
russisch-deutschen Weltraumobservatoriums Spectrum-Roentgen-Gamma, an
dem die Universität Hamburg maßgeblich beteiligt ist. Diese Beobachtungen
brachten weitere unerwartete Entdeckungen mit sich: dünne Gasfilamente, die sich
fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und eine Million Lichtjahre große
Magnetfelder.
Über ihre Ergebnisse berichtet das Team jetzt in der Fachzeitschrift
Nature Astronomy.
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