Bildnachweis: Chandra
Neue Bilder des Chandra X-Ray Observatory zeigen Galaxien in einer energetischen Phase ihrer Entwicklung. Astronomen glauben, dass dies nur eine Phase in einem längeren Zyklus ist, in der sich Gas zu Galaxien abkühlt, die dann verschmelzen und ein supermassereiches Schwarzes Loch bilden. Heiße Gasstrahlen strömen vom Schwarzen Loch weg und fegen alle Materie weg, sodass das Gas wieder abkühlen kann. und dann beginnt der Zyklus von vorne.
Bilder, die vom Chandra-Röntgenobservatorium der NASA aufgenommen wurden, haben zwei entfernte kosmische Baustellen enthüllt, die vor Aktivität schwirren. Diese Entdeckung zeigt, wie supermassive Schwarze Löcher das Wachstum massereicher Galaxien im fernen Universum steuern.
Röntgenstrahlen wurden von riesigen Wolken energiereicher Teilchen um die Galaxien 3C294 und 4C41.17 nachgewiesen, die 10 bzw. 12 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt sind. Die energetischen Teilchen wurden von früheren explosiven Ereignissen zurückgelassen, die durch Röntgen- und Radiostrahlen bis zu den supermassiven Schwarzen Löchern in den Zentren der Galaxien zurückverfolgt werden können.
"Diese Galaxien enthüllen eine energetische Phase, in der ein supermassives Schwarzes Loch beträchtliche Energie in das die Galaxien umgebende Gas überträgt", sagte Andrew Fabian von der englischen Universität Cambridge, Hauptautor eines Papiers über 3C294, das in einer kommenden Ausgabe des Monthly erscheinen soll Mitteilungen der Royal Astronomical Society. "Dies scheint entscheidend für die Erklärung der rätselhaften Eigenschaften heutiger Galaxien zu sein, insbesondere jener, die sich in großen Clustern zusammenschließen", sagte er.
Das Bild, das sich abzeichnet, zeigt einen großen kosmischen Zyklus. Eine dichte Region intergalaktischen Gases kühlt ab und bildet mehrere kleinere Galaxien, die zu einer größeren Galaxie mit einem supermassiven Schwarzen Loch verschmelzen. Die Galaxie und ihr zentrales Schwarzes Loch wachsen weiter, bis die Energie, die von Jets aus der Nähe des unersättlichen Schwarzen Lochs erzeugt wird, den Fall von Materie in das Schwarze Loch stoppt. Millionen von Jahren nach dem Abklingen der Jet-Aktivität fällt die Materie wieder in das Schwarze Loch und der Zyklus beginnt von neuem.
Sowohl 3C294 als auch 4C41.17 befinden sich in Regionen des Weltraums, die ungewöhnlich viele Galaxien enthalten. Das Gas und die Galaxien, die diese Galaxien umgeben, werden schließlich zusammenbrechen und Galaxienhaufen bilden, einige der massereichsten Objekte im Universum. Obwohl 3C294 und 4C41.17 durch die Ansammlung von umgebender Materie, die Hunderte von Milliarden von Sternen bildet, zu gigantischen Größen wachsen werden, bleibt ihr Wachstum nicht unkontrolliert.
"Es ist, als ob die Natur versucht, der Größe der massereichsten Galaxien eine Gewichtsbeschränkung aufzuerlegen", sagte Caleb Scharf von der Columbia University, New York, und Hauptautor eines Papiers über 4C41.17, das im Astrophysical Journal veröffentlicht werden soll. „Die Chandra-Beobachtungen haben uns einen wichtigen Hinweis darauf gegeben, wie dies geschieht. Die Hochenergiestrahlen geben den supermassiven Schwarzen Löchern eine größere Reichweite, um das Wachstum dieser Galaxien zu regulieren “, sagte er.
In 3C294 und 4C41.17 haben die heiß wirbelnden Infernos um ihre supermassiven Schwarzen Löcher magnetisierte Strahlen von energiereichen Partikeln abgefeuert, die zuerst von Radioteleskopen identifiziert wurden. Diese Jets, die auch von Chandra entdeckt wurden, haben Staub- und Gaswolken aufgefegt und dazu beigetragen, die Bildung von Milliarden neuer Sterne auszulösen. Die staubigen, sternbildenden Wolken von 4C41.17, der stärksten jemals beobachteten Infrarotstrahlungsquelle, sind in noch größere Gaswolken eingebettet.
Astronomen nutzten kürzlich das Keck-Observatorium, um diese größeren Wolken mit einer Temperatur von 10.000 Grad zu beobachten. Diese Wolken sind Materialreste aus der Galaxienformation und sollten ohne Strahlungsquelle durch Strahlung schnell abgekühlt sein.
"Bezeichnenderweise fallen die warmen Gaswolken eng mit dem größten Ausmaß der Röntgenemission zusammen", sagte Michiel Reuland vom Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, Kalifornien, Mitautor des Papiers 4C41.17 und ein Papier, das das Keck-Observatorium beschreibt Arbeit. "Die Chandra-Ergebnisse zeigen, dass hochenergetische Partikel oder Strahlung die notwendige Energie liefern können, um diese Wolken zu beleuchten", sagte er.
Die meisten Röntgenstrahlen von 4C41.17 und 3C294 sind auf Kollisionen energetischer Elektronen mit dem kosmischen Hintergrund von Photonen zurückzuführen, die im heißen frühen Universum erzeugt wurden. Da diese Galaxien weit entfernt sind, entstand ihre beobachtete Strahlung, als das Universum jünger und der Hintergrund intensiver war. Dieser Effekt verstärkt die Röntgenstrahlung und hilft Astronomen, extrem entfernte Galaxien zu untersuchen.
Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, verwaltet das Chandra-Programm. TRW, Inc., Redondo Beach, Kalifornien, ist der Hauptauftragnehmer für Raumfahrzeuge. Das Chandra X-ray Center des Smithsonian kontrolliert die Wissenschaft und den Flugbetrieb von Cambridge, Massachusetts, für das Office of Space Science, NASA-Hauptquartier, Washington.
Originalquelle: NASA-Pressemitteilung
