Entwicklung von heißem Gas von einem aktiven Schwarzen Loch

Entwicklung von heißem Gas von einem aktiven Schwarzen Loch

Physik-News vom 18.10.2021
 

Ein internationales Team hat zum ersten Mal die Entwicklung von heißem Gas beobachtet, das von einem aktiven Schwarzen Loch stammt. Diese Strukturen, die stark an Rauchfahnen von Vulkanausbrüchen erinnern, konnten in einem noch nie dagewesenen Detailreichtum und auf einer Zeitskala von hundert Millionen Jahren beobachtet werden. Die dabei entstandene Studie konzentrierte sich auf das System Nest200047 - eine Gruppe von etwa 20 Galaxien in rund 200 Millionen Lichtjahren Entfernung.

Die zentrale Galaxie des Systems Nest200047 beherbergt ein aktives Schwarzes Loch, um das herum die Forscherinnen und Forscher Gasblasen, einige unbekannte Filamente von relativistischen Teilchen und Magnetfeldern in einer Größe von Hunderttausenden von Lichtjahren beobachteten.

Diese Beobachtungen waren dank LOFAR (LOw Frequency ARray), dem größten Niederfrequenz-Radioteleskop der Welt, möglich. LOFAR kann Radiowellen auffangen, die von den sehr schnellen elektrisch geladenen Teilchen erzeugt werden. Dieses hochmoderne Instrument ist das Ergebnis großer wissenschaftlicher Anstrengungen von neun europäischen Ländern und ermöglichte es den Forschenden, in die Zeit vor mehr als 100 Millionen Jahren zurückzugehen und die Aktivität des Schwarzen Lochs im Zentrum von Nest200047 nachzuvollziehen.


Noch nie dagewesener Detailreichtum: Die Strukturen aus heißem Gas bilden die wiederkehrende Aktivität supermassereicher Schwarzer Löcher ab, die bis zu 200 Mio. Jahre zurückreicht. Sie haben Einfluss auf die Entwicklung des intergalaktischen Mediums.

Publikation:


M. Brienza, T. W. Shimwell, F. de Gasperin, I. Bikmaev, A. Bonafede, A. Botteon, M. Brüggen, G. Brunetti, R. Burenin , A. Capetti , E.Churazov, M. J. Hardcastle, I. Khabibullin, N. Lyskova, H. J. A. Röttgering, R. Sunyaev, R. J. van Weeren, F. Gastaldello, S. Mandal, S. Purser, A. Simionescu, and C. Tasse
A snapshot of the oldest active galactic nuclei feedback phases
Nat Astron (2021)

DOI: 10.1038/s41550-021-01491-0



„Unsere Untersuchung zeigt, wie sich diese durch das Schwarze Loch beschleunigten Gasblasen ausdehnen und im Laufe der Zeit verändern. Dabei entstehen spektakuläre pilzförmige Strukturen, Ringe und Filamente, die denen eines gewaltigen Vulkanausbruchs auf der Erde ähneln“, erklärt Marcus Brüggen vom Exzellenzcluster Quantum Universe der Universität Hamburg sowie Physikprofessor an der Sternwarte'>Hamburger Sternwarte als einer der Mitautoren dieser Arbeit.


Die Radiobeobachtungen erlauben eine Rekonstruktion der Aktivitäten des schwarzen Lochs. Das Bild zeigt magnetisiertes heißes Gas, das mit zunehmender Zeit langsam aufsteigt.

Im Kern jeder Galaxie befindet sich ein supermassives Schwarzes Loch mit einer Masse von mehreren Millionen Sonnenmassen. Die Aktivität eines solchen Schwarzen Lochs hat einen entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung der Galaxie und der intergalaktischen Umgebung, in der sie sich befindet. Seit Jahren versuchen Forscherinnen und Forscher herauszufinden, auf welche Art und Weise und in welchem Tempo die Aktivität dieser schwarzen Löcher diese Aktivitäten hervorruft.

Wenn Schwarze Löcher aktiv sind, ziehen sie Umgebungsgas an und setzen dabei enorme Mengen an Energie frei. Manchmal erfolgt die Energiefreisetzung in Form von Teilchenströmen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und Radiowellen erzeugen. Diese Ströme wiederum erzeugen Blasen, die langsam aufsteigen und das sie umgebende intergalaktische Medium aufheizen. Dies hat einen immensen Einfluss auf die Entwicklung des intergalaktischen Mediums und folglich auch auf die weitere Entwicklung der Galaxie, zum Beispiel ob sie weiter anwächst.



Für ihre Arbeit nutzten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch Beobachtungen von eROSITA, dem neuen Röntgenteleskop an Bord des russisch-deutschen Weltraumobservatoriums "Spectrum-Roentgen-Gamma" (SRG), an dem die Universität Hamburg maßgeblich beteiligt ist.


Diese Newsmeldung wurde mit Material der Universität Hamburg via Informationsdienst Wissenschaft erstellt


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