Haben Sie sich jemals gefragt, wie es wäre, zu beobachten, was mit einer Galaxie in der Nähe eines Schwarzen Lochs passiert? Für alle von uns, die sich an diesen wunderbaren Disney-Film erinnern, wäre es eine bemerkenswerte - wenn nicht hypnotische - Erfahrung. Dank der leistungsstarken Beobachtungsinstrumente des Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) hatten nun zwei internationale Astronomieteams die Möglichkeit, die Jets von Schwarzen Löchern in der Nähe ihrer galaktischen Kerne zu untersuchen und zu sehen, wie sie sich auf ihre Nachbarschaft auswirken. Die Forscher haben die bisher beste Sicht auf eine molekulare Gaswolke aufgenommen, die ein nahe gelegenes, ruhendes Schwarzes Loch umgibt, und erhielten einen überraschenden Blick auf die Basis eines massiven Jets in der Nähe eines entfernten.
Dies sind keine Leichtgewichte. Die Schwarzen Löcher, die die Astronomen untersuchen, wiegen mehrere Milliarden Sonnenmassen und leben im Zentrum fast aller Galaxien im Universum - einschließlich der Milchstraße. Es war einmal, diese rätselhaften galaktischen Phänomene waren beschäftigte Kreaturen. Sie nahmen riesige Mengen an Materie aus ihrer Umgebung auf und leuchteten wie helle Leuchtfeuer. Diese frühen Schwarzen Löcher haben kleine Mengen der Materie, die sie aufgenommen haben, durch hochleistungsfähige Jets gestoßen, aber ihre derzeitigen Gegenstücke sind nicht ganz so aktiv. Während sich die Dinge im Laufe der Zeit ein wenig geändert haben mögen, spielt die Korrelation von Schwarzlochjets und ihrer Umgebung immer noch eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Galaxien. In den neuesten Studien, die beide heute in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurden, verwendeten Astronomen ALMA, um Schwarzloch-Jets in sehr unterschiedlichen Maßstäben zu untersuchen: ein nahe gelegenes und relativ ruhiges Schwarzes Loch in der Galaxie NGC 1433 und ein sehr entferntes und aktives Objekt namens PKS 1830-211.
„ALMA hat eine überraschende Spiralstruktur im molekularen Gas nahe dem Zentrum von NGC 1433 entdeckt“, sagt Françoise Combes (Observatoire de Paris, Frankreich), die die Hauptautorin des ersten Papiers ist. „Dies erklärt, wie das Material einfließt, um das Schwarze Loch zu befeuern. Mit den scharfen neuen Beobachtungen von ALMA haben wir einen Materialstrahl entdeckt, der vom Schwarzen Loch wegfließt und sich nur über 150 Lichtjahre erstreckt. Dies ist der kleinste derartige molekulare Abfluss, der jemals in einer externen Galaxie beobachtet wurde. “
Benötigen Sie Feedback? Genau so heißt dieser Prozess. "Feedback" kann uns die Beziehung zwischen der Masse des Schwarzen Lochs und der Masse der umgebenden galaktischen Ausbuchtung aufklären. Das Schwarze Loch verbraucht Gas und wird aktiv, aber dann erzeugt es Düsen, die Gas aus seiner Nähe entfernen. Dies stoppt die Sternentstehung und steuert das Wachstum der zentralen Ausbuchtung. In PKS 1830-211 erlebten Ivan Marti-Vidal (Technische Universität Chalmers, Onsala Space Observatory, Onsala, Schweden) und sein Team ein supermassives Schwarzes Loch mit einem Jet, „aber ein viel helleres und aktiveres im frühen Universum. Es ist ungewöhnlich, weil sein brillantes Licht auf dem Weg zur Erde eine massive intervenierende Galaxie passiert und durch Gravitationslinsen in zwei Bilder aufgeteilt wird. “
Sind supermassereiche Schwarze Löcher unordentliche Esser? Sie wetten. Es gab Fälle, in denen ein supermassereiches Schwarzes Loch unerwartet eine erstaunliche Menge an Masse verbraucht, die wiederum die Leistung der Jets auflädt und die Strahlungsleistung auf den Höhepunkt der Energieabgabe bringt. Diese Energie wird als Gammastrahlung emittiert, die kürzeste Wellenlänge und die höchste Energieform elektromagnetischer Strahlung. Und jetzt hat ALMA zufällig eines dieser Ereignisse erfasst, wie es in PKS 1830-211 geschah.
„Die ALMA-Beobachtung dieses Falles von Verdauungsstörungen durch Schwarze Löcher war völlig zufällig. Wir beobachteten PKS 1830-211 zu einem anderen Zweck und entdeckten dann subtile Änderungen der Farbe und Intensität unter den Bildern der Gravitationslinse. Ein sehr sorgfältiger Blick auf dieses unerwartete Verhalten führte uns zu dem Schluss, dass wir genau zu dem Zeitpunkt, als frische neue Materie in die Jet-Basis des Schwarzen Lochs eindrang, zufällig beobachtet haben “, sagt Sebastien Muller, ein Co-Mitarbeiter -Autor des zweiten Papiers.
Wie bei allen astronomischen Beobachtungen ist der Schlüssel zur Entdeckung die Bestätigung. Haben sich die ALMA-Ergebnisse bei anderen Teleskopbeobachtungen gezeigt? Die Antwort ist ja. Dank der Überwachung der Beobachtungen mit dem Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop der NASA gab es eine eindeutige Gammastrahlensignatur genau dort, wo sie sein sollte. Was auch immer für die Vergrößerung der Strahlung bei den langen Wellenlängen von ALMA verantwortlich war, war auch dafür verantwortlich, dass das Licht des Schwarzlochstrahls beeindruckend aufflackerte.
"Dies ist das erste Mal, dass eine so klare Verbindung zwischen Gammastrahlen und Submillimeter-Radiowellen hergestellt wurde, dass sie von der realen Basis eines Strahls eines Schwarzen Lochs kommt", fügt Sebastien Müller hinzu.
Es ist jedoch nicht das Ende der Geschichte. Das ist nur der Anfang. ALMA wird weiterhin die mysteriösen Funktionen supermassiver Schwarzloch-Jets untersuchen - sowohl in der Nähe als auch in der Ferne. Combes und ihr Untersuchungsteam beobachten bereits nahe aktive Galaxien mit ALMA und sogar ein einzigartiges Objekt, das als PKS 1830-211 katalogisiert ist. Die Forschung wird fortgesetzt, und damit können wir eines Tages Antworten auf viele Fragen haben.
„Es gibt noch viel zu lernen, wie Schwarze Löcher diese riesigen energetischen Jets aus Materie und Strahlung erzeugen können“, schließt Ivan Marti-Vidal. "Aber die neuen Ergebnisse, die bereits vor der Fertigstellung von ALMA erzielt wurden, zeigen, dass es sich um ein einzigartig leistungsfähiges Werkzeug zur Untersuchung dieser Jets handelt - und die Entdeckungen stehen erst am Anfang!"
Original-Story-Quelle: ESO-Pressemitteilung.
