Die leuchtendste Galaxie des Universums verschlingt drei ihrer Nachbarn.

Aktive Galaxien gehören zu den leuchtendsten und beeindruckendsten Objekten am Himmel. Sie sind in der Regel massiv, entfernt und strahlen außerordentlich viel Energie aus, wenn Material in das supermassive Schwarze Loch fällt, das in ihrem Zentrum lauert. Astronomen haben kürzlich entdeckt, dass einige von ihnen auch durch riesige Mengen an Gas und rauchähnlichem Staub vor der Öffentlichkeit verborgen sind. Aber es ist unklar, wie sich diese seltenen Objekte formen und ernähren.

Jetzt hat unser Team von Astronomen mehr über den Ursprung der leuchtendsten Galaxie des Universums herausgefunden: ein „Quasar“ namens W2246. Unsere in Science veröffentlichten Ergebnisse zeigen deutliche Anzeichen der Bildung von W2246 durch die Verschmelzung mehrerer Galaxien.

W2246 wurde erstmals bei der Infrarot-Vermessung mit dem Raumschiff WISE im Jahr 2010 entdeckt. Aber wir sehen es nicht so, wie es heute aussieht. Wenn wir in das Universum hinausschauen, entdecken wir Licht, das einige Zeit gebraucht hat, um zu uns zu gelangen. Diese Galaxie ist so weit weg, dass wir sie so sehen, wie sie war, als das Universum nur etwa 8 Prozent seines heutigen Alters ausmachte.

Das Objekt ist extrem hell – etwa 10.000 mal so hell wie unsere Galaxie, die Milchstraße. Frühere Arbeiten mit einer Reihe von hochmodernen Teleskopen – darunter das Atacama Large Millimetre Array (ALMA) und die Hubble- und Herschel-Weltraumteleskope – bestätigten 2016, dass W2246 der aktuelle Besitzer des Rekords für die leuchtendste Galaxie des Universums ist.

Der Großteil der Energie aus W2246 stammt aus einer relativ kompakten Region in ihrem Zentrum, die um ein Vielfaches kleiner ist als die Milchstraße. Die Bilder zeigen auch, dass diese Region eine bemerkenswerte Wolke aus heißem, gleichmäßigem Hochdruckgas enthält, das sich plausibel als Blase in alle Richtungen ausdehnt.

Die neuesten Beobachtungen wurden von meinem Kollegen Tanio Diaz Santos in Chile und 11 weiteren Astronomen mit den Teleskopen ALMA und Jansky Very Large Array (JCLA) an ausgezeichneten Standorten in Chile bzw. New Mexico durchgeführt. Die Arbeit hat den Smog von Gas und Staub, der in W2246 enthalten ist, in noch nie dagewesenen Details aufgedeckt.

Die Tatsache, dass W2246 so hell sein könnte, ohne sich von nahegelegenen Galaxien zu ernähren, war für Astronomen schon lange ein Rätsel – und stellte unsere Theorien über die Galaxienbildung potentiell in Frage. Aber unsere neuen Ergebnisse zeigen, dass es tatsächlich eine Reihe von nahegelegenen Begleitgalaxien gibt, die gerade dabei sind, von diesem Objekt verschlungen zu werden. Dies wird durch die Verbindung von Staubbrücken aus kohlenstoffreichem Feststoff, ähnlich wie bei Dieselruß, belegt. Diese verfolgen die Wege, auf denen Materie aus den Begleitgalaxien in Richtung des supermassiven Schwarzen Lochs angesaugt wird.

Das Vorhandensein von Staub ist wichtig, da er aus Elementen besteht, die nur durch Kernreaktionen tief in massiven Sternen erzeugt werden und sich dann in der Galaxie verteilen, wenn diese Sterne als Supernovae explodieren. Dies deutet darauf hin, dass das Gas, das um W2246 herum gesehen wird, in der Vergangenheit – wahrscheinlich in den umliegenden Galaxien – vor Beginn des aktuellen dramatischen Aktivitätsausbruchs der Galaxie in die Sterne gelenkt wurde. Die neuen Bilder geben daher nicht nur Einblick in die Aktivität in der Galaxie, wie wir sie heute sehen, sondern auch in ihre Geschichte zu noch früheren Zeiten.

Um für ALMA sichtbar zu sein, muss der Brückenstaub aktiv erwärmt werden. Dies könnte durch junge Sterne geschehen, die auch die Brücken besetzen, oder durch die Strahlung des enorm hellen Kerns von W2246. Die Bedingungen im Gas in den Brücken deuten darauf hin, dass selbst wenn W2246 die primäre Wärmequelle ist, das Gas in den Brücken immer noch unter eigener Schwerkraft zusammenbrechen kann, um neue Sterne in dichten Wolken zu bilden, was es ermöglichen würde, durch das zentrale Schwarze Loch verschlungen zu werden, um W2246 zu tanken.

Aus der Relativgeschwindigkeit und Trennung der Begleitgalaxien lässt sich berechnen, wie viel Masse sie enthalten. Wir können auch schätzen, dass die Dauer der aktuellen Interaktion etwa 200 Millionen Jahre beträgt. Zusammen haben wir damit die Geschwindigkeit bestimmt, mit der Gas in das Schwarze Loch eingespeist werden muss, und festgestellt, dass es tatsächlich ausreicht, die dramatische Energieproduktion zu erzeugen, die wir vom Objekt aus sehen.

Die Details dessen, was innerhalb des hellen, kompakten Kerns der Galaxie passiert, wenn dieses Material regnet und in das Schwarze Loch eindringt (das sich dann erwärmt und das Material verdrängt), sind jedoch nicht sichtbar. Beobachtungen auf feineren Skalen sind notwendig, um zu untersuchen, was tief im Herzen von W2246 passiert.

Glücklicherweise werden weitere Beobachtungen mit ALMA und dem bevorstehenden James Webb Space Telescope (JWST), das 2021 gestartet werden soll, genau aufzeigen können, wie das Gas und der Staub innerhalb der Galaxien wandert und verteilt ist, in Sterne umgewandelt wird und vom Schwarzen Loch verbraucht wird.

Diese Beobachtungen werden nicht nur einen Einblick in diese extremste Galaxie geben, sie könnten uns auch helfen, die Prozesse zu verstehen, die gewöhnlichere Galaxien bauen, und die Bedingungen, die erforderlich sind, um die leuchtendsten Phasen aller Galaxien zu entzünden.

Es war großartig, W2246 zu sehen. In etwa 100 Millionen Jahren wird es definitiv sein Essen aus benachbarten Galaxien beendet haben. Dann wird es seinen Glanz verlieren, und ein anderes Objekt wird die Krone der hellsten Galaxie des Universums einnehmen. Nichts ist für immer.

Andrew Blain, Professor für Beobachtende Astronomie, Universität Leicester

Dieser Artikel wurde aus The Conversation unter einer Creative Commons Lizenz veröffentlicht. Den Originalartikel lesen.

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