Astronomen finden supermassive Schwarzlochpaare in kollidierenden Galaxien

Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Michael Koss von Eureka Scientific Inc. hat mehrere Galaxienpaare in der Endphase des Zusammenschlusses zu einzelnen, größeren Galaxien beobachtet. Das Team blickte durch dicke Gas- und Staubwände, die die Kerne der zusammenwachsenden Galaxien umgaben, und fing Paare von supermassiven Schwarzen Löchern ein, von denen jedes einst das Zentrum einer der beiden ursprünglichen kleineren Galaxien einnahm, die sich näher zusammenzogen, bevor sie zu einem riesigen Schwarzen Loch verschmolzen.

Bilder von vier kollidierenden Galaxien sowie Nahaufnahmen ihrer zusammenwachsenden Kerne in den hellen Kernen sind unter den Hubble-Schnappschüssen von NGC 6240 zu sehen. Das linke Bild jedes Paares, das die zusammenwachsenden Galaxien zeigt, wurde vom Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS) aufgenommen. Das rechte Bild, das die hellen Kerne zeigt, wurde vom W. M. Keck Observatorium auf Hawaii im nahen Infrarotlicht aufgenommen, wobei die adaptive Optik zur Schärfung der Sicht verwendet wurde. Die Kerne in jedem der Infrarot-Fotos des Hubble- und Keck-Observatoriums sind nur etwa 3.000 Lichtjahre voneinander entfernt – eine kosmische Nahumarmung. Wenn es Paare von schwarzen Löchern gibt, werden sie wahrscheinlich innerhalb der nächsten 10 Millionen Jahre zu einem massiveren schwarzen Loch verschmelzen. Diese Beobachtungen sind Teil der bisher größten Vermessung der Kerne benachbarter Galaxien mit hochauflösenden Bildern im nahen Infrarotlicht, die von den Observatorien Hubble und Keck aufgenommen wurden. Bildnachweis: NASA / ESA / M. Koss, Eureka Scientific, Inc / W. M. Keck Observatorium / Pan-STARRS.

„Es war ziemlich erstaunlich, die Paare von zusammenwachsenden Galaxienkernen zu sehen, die mit riesigen schwarzen Löchern verbunden sind, die so nah beieinander liegen“, sagte Dr. Koss.

„Die Bilder sind ziemlich kraftvoll, da sie 10 mal schärfer sind als Bilder von normalen Teleskopen am Boden.“

Dr. Koss und Co-Autoren führten die größte Untersuchung der Kerne benachbarter Galaxien im nahen Infrarotlicht durch, wobei sie hochauflösende Bilder des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops und des W. M. Keck Observatoriums auf Hawaii verwendeten. Die Hubble-Beobachtungen repräsentieren Schnappschüsse aus dem riesigen Archiv von über 20 Jahren.

Die Astronomen zielen auf Galaxien mit einem durchschnittlichen Abstand von 330 Millionen Lichtjahren von der Erde.

Sie analysierten 96 Galaxien aus dem Keck Observatorium und 385 Galaxien aus dem Hubble-Archiv.

Die Probengalaxien sind repräsentativ für das, was Astronomen bei einer All-Sky-Vermessung finden würden. Viele der Galaxien sind ähnlich groß wie die Milchstraße und die Andromedagalaxien.

„Dies ist die erste große systematische Untersuchung von 500 Galaxien, die diese versteckten Schwarzen Loch-Fusionen im Spätstadium wirklich isoliert hat, die stark verdunkelt und sehr leuchtend sind“, sagte Dr. Koss.

„Es ist das erste Mal, dass diese Population wirklich entdeckt wurde. Wir fanden eine überraschende Anzahl von supermassiven Schwarzen Löchern, die in der Endphase von Galaxienfusionen größer und schneller wurden.“

Die Theorie besagt, dass es im Zentrum jeder großen Galaxie ein supermassives Schwarzes Loch gibt. Wenn Galaxien verschmelzen, verschmelzen auch ihre supermassiven schwarzen Löcher. Dieser Prozess dauert Milliarden von Jahren, endet aber im Handumdrehen.

Es ist auch nicht einfach, Galaxienkerne so nah beieinander zu finden. Das späte Stadium des Fusionsprozesses ist so schwer fassbar, weil die interagierenden Galaxien viel Gas und Staub freisetzen, besonders in den letzten, gewalttätigsten Phasen der Fusion. Ein dicker Vorhang aus Material bildet und schirmt die Galaxienkerne im sichtbaren Licht ab.

Astronomen hatten bisher nicht die Möglichkeit, diese Art von Ereignissen zu beobachten.

„Stark verdunkelte Galaxienkerne haben keine helle Punktquelle in der Mitte, wie viele leuchtende, nicht verdunkelte, supermassive schwarze Löcher“, sagte Dr. Koss.

„Aber wir konnten sie dank der Röntgendaten des Burst Alert Teleskops erkennen.“

„Wir nutzten dann die überlegene Laserfähigkeit des AO-Systems des Keck Observatoriums, um hochauflösende Nahinfrarot-Bildgebung durchzuführen, um einen Doppelkern durch Gas und Staub deutlich zu sehen und die versteckten Fusionen aufzudecken.“

Die Ergebnisse des Teams unterstützen die Theorie, dass Galaxienfusionen erklären, wie einige supermassive schwarze Löcher so monströs groß werden.

„Es gibt konkurrierende Ideen; eine Idee ist, dass man einen Haufen Gas in der Galaxie hat, der langsam das supermassive schwarze Loch versorgt“, sagte Dr. Koss.

„Die andere Idee ist, dass man Galaxienfusionen braucht, um ein großes Wachstum auszulösen.“

„Unsere Daten sprechen für den zweiten Fall, dass diese Galaxienfusionen wirklich entscheidend sind, um das Wachstum supermassiver Schwarzer Löcher zu fördern.“

Die Ergebnisse erscheinen in der Zeitschrift Nature.

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Michael J. Koss et al. 2018. Eine Population von leuchtenden, akkretierenden schwarzen Löchern mit versteckten Fusionen. Natur 563: 214-216; doi: 10.1038/s41586-0186-018-0652-7

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tekk.tv

Lange Zeit war Paul Florian in der TV-Branche tätig. Schon immer gab es eine Schublade voller Handys (und später Smartphones) in seiner Wohnung. Als Online-Redakteur hat der Nerd in ihm diese Schublade nun für Tekk geöffnet.

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