|
Wie Jets die Sternentstehung beeinflussen
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Köln
astronews.com
25. Juli 2022
In den Zentren praktisch aller Galaxien befinden sich
supermassereiche Schwarze Löcher. Von diesen können gewaltige Jets ausgehen, so
dass die Schwarzen Löcher indirekt auch Einfluss auf entferntere Bereiche der
Galaxie ausüben. Ein internationales Forschungsteam hat dies nun mithilfe
von Beobachtungen und Simulationen genauer untersucht.
Die Galaxie IC 5063 in einer Aufnahme des
Weltraumteleskops Hubble.
Bild:
NASA, ESA und W. P. Maksym (CfA) [Großansicht] |
Ein europäisches Team von Astronominnen und Astronomen unter der Leitung von
Professorin Kalliopi Dasyra von der Nationalen und Kapodistrias-Universität
Athen und unter Beteiligung von Dr. Thomas Bisbas von der Universität Köln hat
mehrere Emissionslinien in Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter Array
(ALMA) und dem Very Large Telescope (VLT) modelliert, um den Gasdruck sowohl in
Gaswolken, die von Jets getroffen werden, als auch in Gaswolken der Umgebung zu
messen. Auf diese Weise konnten die Forschenden erstmals zeigen, dass die Jets
den inneren und äußeren Druck der Molekülwolken auf ihrem Weg erheblich
verändern. Je nachdem, welcher der beiden Drücke sich am stärksten verändert,
sind in derselben Galaxie sowohl eine Verdichtung der Wolken und eine Auslösung
der Sternentstehung als auch eine Auflösung der Wolken und eine Verzögerung der
Sternentstehung möglich.
"Unsere Ergebnisse zeigen, dass supermassereiche Schwarze Löcher, auch wenn
sie sich in den Zentren von Galaxien befinden, die Sternentstehung galaxienweit
beeinflussen können", erläutert Dasyra. "Die Untersuchung der Auswirkungen von
Druckänderungen auf die Stabilität von Wolken war der Schlüssel zum Erfolg
dieses Projekts. Sobald sich nur wenige Sterne in einem Wind bilden, ist es
normalerweise sehr schwierig, ihr Signal zusätzlich zu den Signalen aller
anderen Sterne in der Galaxie, die den Wind beherbergt, zu erkennen."
Man geht davon aus, dass sich in den Zentren der meisten Galaxien in unserem
Universum supermassereiche Schwarze Löcher befinden. Wenn Teilchen, die auf
diese Schwarzen Löcher einfallen, von Magnetfeldern eingefangen werden, können
sie nach außen geschleudert werden und sich in Form von gewaltigen und starken
Plasmastrahlen weit durch die Galaxien bewegen. Diese Jets verlaufen oft
senkrecht zu den galaktischen Scheiben. In IC 5063, einer 156 Millionen
Lichtjahre entfernten Galaxie, breiten sich die Jets jedoch tatsächlich
innerhalb der Scheibe aus, wobei sie mit kalten und dichten molekularen
Gaswolken in Wechselwirkung treten. Diese Wechselwirkung könnte zu einer
Kompression der von den Jets getroffenen Wolken führen, was wiederum zu
gravitativen Instabilitäten und schließlich zur Sternentstehung aufgrund der
Kondensation des Gases führen könnte.
Für die Studie nutzte das Team die aus ALMA-Beobachtungen bekannten Emissionen von Kohlenmonoxid (CO) und Formylkation (HCO+) sowie die vom
VLT gelieferten
Emissionen von ionisiertem Schwefel und ionisiertem Stickstoff. Anschließend
verwendeten sie fortschrittliche und innovative astrochemische Algorithmen, um
die Umgebungsbedingungen im Ausfluss und im umgebenden Medium genau zu
bestimmen. Diese Umgebungsbedingungen enthalten Informationen über die Stärke
der fernen ultravioletten Strahlung von Sternen, die Geschwindigkeit, mit der
relativistische, geladene Teilchen das Gas ionisieren, und die mechanische
Energie, die von den Jets auf das Gas übertragen wird. Die Eingrenzung dieser
Bedingungen ergab die Dichten und Gastemperaturen, die für verschiedene Teile
dieser Galaxie charakteristisch sind und aus denen sich dann die Drücke ableiten
lassen.
"Wir haben viele tausend astrochemische Simulationen durchgeführt, um ein
breites Spektrum an Möglichkeiten abzudecken, die in IC 5063 existieren
könnten", sagt Dr. Thomas Bisbas, DFG-Stipendiat der Universität zu Köln und
ehemaliger Postdoktorand am National Observatory of Athens. Eine
Herausforderung der Arbeit war es, so viele physikalische Einschränkungen wie
möglich für den untersuchten Bereich zu identifizieren, den jeder Parameter
haben könnte. "Auf diese Weise konnten wir die optimale Kombination von
physikalischen Parametern der Wolken an verschiedenen Orten der Galaxie
ermitteln", so Teammitglied Georgios Filippos Paraschos, Doktorand am
Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn und ehemaliger Masterstudent an
der Nationalen und Kapodistrias-Universität Athen.
Tatsächlich wurden die Drücke nicht nur für einige wenige Stellen in IC 5063
gemessen. Stattdessen wurden Karten dieser und anderer Größen im Zentrum dieser
Galaxie erstellt. Anhand dieser Karten konnten die Autoren veranschaulichen, wie
sich die Gaseigenschaften aufgrund der Jetpassage von einem Ort zum anderen
verändern. Das Team freut sich nun auf den nächsten großen Schritt in diesem
Projekt: den Einsatz des James-Webb-Weltraumteleskops für weitere Untersuchungen
des Drucks in den äußeren Wolkenschichten, wie er durch warmes Wasserstoffgas
gemessen wird. "Wir freuen uns sehr auf die Daten vom James Webb Space
Telescope", so Dasyra, "denn sie werden es uns ermöglichen, die
Jet-Wolken-Wechselwirkung mit einer außerordentlichen Auflösung zu untersuchen".
Die Ergebnisse der Studie wurde in einem Fachartikel veröffentlicht, der in
der Zeitschrift Nature Astronomy erschienen ist.
|
