Galaxien gefangen im Netz eines supermassereichen schwarzen Lochs

Galaxien gefangen im Netz eines supermassereichen schwarzen Lochs

Physik-News vom 01.10.2020

Astronomen haben mit Hilfe des Very Large Telescope (VLT) der ESO sechs Galaxien gefunden, die sich um ein supermassereiches schwarzes Loch herum befanden, als das Universum weniger als eine Milliarde Jahre alt war. Zum ersten Mal wurde eine solch enge Ansammlung so kurz nach dem Urknall beobachtet. Diese Entdeckung trägt zum besseren Verständnis bei, wie supermassereiche schwarze Löcher, wie dasjenige im Zentrum unserer Milchstraße, so schnell entstanden und zu ihrer enormen Größe anwuchsen. Das Ergebnis unterstützt die Vermutung, dass schwarze Löcher rasch innerhalb großer, netzartiger Strukturen mit einem hohen Anteil an Gas wachsen können.

„Diese Untersuchung wurde hauptsächlich von dem Bemühen angetrieben, einige der anspruchsvollsten astronomischen Objekte zu begreifen – supermassereiche schwarze Löcher im frühen Universum. Es handelt sich dabei um extreme Systeme, für deren Existenz wir bisher keine gute Erklärung hatten“, sagt Marco Mignoli, ein Astronom am Nationalen Institut für Astrophysik (INAF) in Bologna, Italien, und Hauptautor der neuen Forschungsarbeit, die heute in Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurde.


Künstlerische Darstellung des Netzes des supermassereichen schwarzen Lochs.

Publikation:


M. Mignoli, R. Gilli, R. Decarli et al.
Web of the giant: Spectroscopic confirmation of a large-scale structure around the z=6.31 quasar SDSS J1030+0524
Astronomy & Astrophysics

DOI: 10.1051/0004-6361/202039045



Die neuen Beobachtungen mit dem VLT der ESO zeigen mehrere Galaxien, die ein supermassereiches schwarzes Loch umgeben, die alle in einem kosmischen „Spinnennetz“ aus Gas eingebettet sind, das sich über die 300-fache Größe der Milchstraße erstreckt. „Die Filamente des kosmischen Netzes sind wie Spinnennetzfäden“, erklärt Mignoli. „Die Galaxien liegen und wachsen dort, wo sich die Filamente kreuzen. Entlang der Filamente können Gasströme fließen, die sowohl den Galaxien als auch dem zentralen supermassereichen schwarzen Loch als Nahrung zur Verfügung stehen.“



Das Licht dieser großen netzartigen Struktur mit seinem schwarzen Loch von einer Milliarde Sonnenmassen machte sich zu einer Zeit auf den Weg zu uns, als das Universum erst 0,9 Milliarden Jahre alt war. „Unsere Studien haben ein wichtiges Teil zu dem weitgehend unvollständigen Puzzle beigesteuert, das die Entstehung und das Wachstum solch extremer, aber relativ häufig vorkommender Objekte so schnell nach dem Urknall beschreibt“, sagt Co-Autor Roberto Gilli, ebenfalls Astronom am INAF in Bologna, und bezieht sich dabei auf supermassereiche schwarze Löcher.

Die allerersten schwarzen Löcher, von denen man annimmt, dass sie durch den Kollaps der ersten Sterne entstanden sind, müssen sehr schnell gewachsen sein, um innerhalb der ersten 0,9 Milliarden Jahre des Universums Massen von einer Milliarde Sonnen zu erreichen. Aber die Astronomen haben sich bisher schwer damit getan zu erklären, wie ausreichend große Mengen an „Nahrung“ für schwarze Löcher zur Verfügung gestanden haben könnten, damit diese Objekte in so kurzer Zeit zu solch enormen Größen heranwachsen konnten. Die neu gefundene Struktur bietet eine wahrscheinliche Erklärung: Das „Spinnennetz“ und die Galaxien darin enthalten genügend Gas, um den Stoff zu liefern, den das zentrale Schwarze Loch braucht, um schnell zu einem supermassereichen Riesen zu werden.



Aber wie sind solche großen netzartigen Strukturen überhaupt entstanden? Astronomen halten riesige Halos aus mysteriöser dunkler Materie für den Schlüssel. Man nimmt an, dass diese großen Regionen unsichtbarer Materie im frühen Universum riesige Mengen an Gas anzogen; zusammen bilden das Gas und die unsichtbare dunkle Materie die netzartigen Strukturen, in denen sich Galaxien und schwarze Löcher entwickeln können.

„Unsere Ergebnisse unterstützen die Idee, dass die am weitesten entfernten und massereichsten schwarzen Löcher in massereichen Halos aus dunkler Materie in großräumigen Strukturen entstehen und wachsen. Das Fehlen früherer Nachweise solcher Strukturen war wahrscheinlich auf Einschränkungen durch die Beobachtungstechnik zurückzuführen“, sagt Colin Norman von der Johns Hopkins University in Baltimore, USA, der ebenfalls Mitautor der Studie ist.

Die jetzt entdeckten Galaxien gehören zu den schwächsten, die heutige Teleskope beobachten können. Ihr Nachweis erforderte mehrstündige Beobachtungen mit den größten verfügbaren optischen Teleskopen, darunter dem VLT der ESO. Mit den Instrumenten MUSE und FORS2 am VLT des Paranal-Observatoriums der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste bestätigte das Team die Verbindung zwischen vier der sechs Galaxien und dem schwarzen Loch. „Wir denken, dass wir gerade die Spitze des Eisbergs gesehen haben und dass die wenigen Galaxien, die bisher um dieses supermassereiche schwarze Loch herum entdeckt wurden, nur die hellsten sind“, sagte Co-Autorin Barbara Balmaverde, eine Astronomin am INAF in Turin, Italien.

Diese Ergebnisse tragen zu unserem Verständnis der Entstehung und Entwicklung supermassereicher schwarzer Löcher und großer kosmischer Strukturen bei. Das derzeit in Chile im Bau befindliche Extremely Large Telescope der ESO wird auf diesen Forschungsergebnissen aufbauen können, indem es mit seinen leistungsstarken Instrumenten viel mehr schwächere Galaxien um massereiche schwarze Löcher im frühen Universum beobachten wird.

Diese Newsmeldung wurde mit Material des Max-Planck-Institut für Astronomie via Informationsdienst Wissenschaft erstellt



   17 Meldungen
12.10.2020
Sterne - Schwarze_Löcher
Tod durch Spaghettisierung: Die letzten Momente eines von einem schwarzen Loch verschlungenen Sterns
Astronomen haben mit Teleskopen der Europäischen Südsternwarte (ESO) und anderer weltweit tätiger Organisationen einen seltenen Lichtblitz von einem Stern entdeckt, der von einem supermassereichen schwarzen Loch zerrissen wird.
06.10.2020
Schwarze_Löcher - Physikgeschichte - Physikdidaktik
Reinhard Genzel erhält den Physik-Nobelpreis
Der Max-Planck-Direktor wird für seine Beobachtungen des schwarzen Lochs im galaktischen Zentrum ausgezeichnet.
01.10.2020
Galaxien - Schwarze_Löcher
Galaxien gefangen im Netz eines supermassereichen schwarzen Lochs
Astronomen haben mit Hilfe des Very Large Telescope (VLT) der ESO sechs Galaxien gefunden, die sich um ein supermassereiches schwarzes Loch herum befanden, als das Universum weniger als eine Milliarde Jahre alt war.
15.05.2020
Galaxien - Schwarze_Löcher
Wie ein Donner ohne Blitz
In Sternhaufen verschmelzen Schwarze Löcher unsichtbar mit Neutronensternen.
06.05.2020
Milchstraße - Schwarze_Löcher
ESO-Instrument entdeckt erdnächstes Schwarzes Loch
Eine Gruppe von Astronomen der Europäischen Südsternwarte (ESO) und anderer Institute hat ein Schwarzes Loch entdeckt, das nur 1000 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt.
07.04.2020
Galaxien - Schwarze_Löcher
Etwas lauert im Herzen des Quasars 3C 279
Am 10.
21.01.2019
Milchstraße - Schwarze_Löcher
Lüftung des Schleiers um das Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße
Die erstmaligen Kombination des besonders empfindlichen ALMA-Radioteleskops (in Chile) in ein globales Teleskopnetzwerk zeigt, dass die Radiostrahlung des massiven Schwarzen Loches Sagittarius A* (Sgr A*) im Zentrum unserer Milchstraße aus einem wesentlich kleineren Bereich stammt als bisher angenommen.
06.11.2018
Galaxien - Schwarze_Löcher - Teilchenphysik
ALMA und MUSE entdecken einen galaktischen Springbrunnen
Beobachtungen mit ALMA und dem MUSE-Spektrografen am VLT der ESO haben eine gewaltige Fontäne aus molekularem Gas aufgedeckt.
24.05.2018
Milchstraße - Schwarze_Löcher - Astrophysik
APEX wirft einen Blick ins Herz der Finsternis
Das APEX-Teleskop in Chile wurde mit speziellen Zusatzgeräten technisch aufgerüstet, um interferometrische Beobachtungen bei einer Wellenlänge von nur 1,3 mm durchzuführen.
16.04.2018
Schwarze_Löcher
Können wir Schwarze Löcher voneinander unterscheiden
Astrophysiker an der Goethe-Universität, am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn und in Nijmegen, die im Rahmen des Projekts “BlackHoleCam” zusammenarbeiten, beantworten diese Frage durch die erstmalige Berechnung von Bildern Schwarzer Löcher aufgrund alternativer, nicht-Einsteinscher Gravitationstheorien.
03.04.2018
Galaxien - Schwarze_Löcher - Astrophysik
Tief ins Innere von Perseus A
Einem internationalen Forscherteam unter Beteiligung von Wissenschaftlern vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie ist es gelungen, neu gebildete Plasmajets in der Umgebung eines massereichen Schwarzen Lochs im Zentrum einer aktiven Galaxie mit bisher unerreichter Genauigkeit abzubilden.
08.12.2017
Schwarze_Löcher
Das fernste Schwarze Loch im Kosmos: Quasar in Entfernung von 13 Milliarden Lichtjahren entdeckt
Astronomen haben den entferntesten bekannten Quasar entdeckt – so weit von uns entfernt, dass sein Licht mehr als 13 Milliarden Jahre brauchte, um uns zu erreichen.
30.06.2017
Schwarze_Löcher
Entdeckung im frühen Universum stellt Modelle für Schwarzes-Loch-Wachstum infrage
Quasare sind hell leuchtende, weithin sichtbare kosmische Objekte, in deren Zentren sich supermassereiche Schwarze Löcher befinden.
15.09.2016
Galaxien - Schwarze_Löcher
Hungerndes Schwarzes Loch lässt hell leuchtende Galaxie wieder verblassen
E
03.12.2015
Milchstraße - Schwarze_Löcher
Tief ins Herz der Milchstraße
Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie hat Radioteleskope zu einem globalen Netzwerk verbunden, um so die Magnetfeldstruktur in der unmittelbaren Umgebung des zentralen Schwarzen Lochs in unserer Milchstraße zu erfassen.
28.03.2015
Milchstraße - Schwarze_Löcher
Bislang bester Blick auf Staubwolke, die am Schwarzen Loch im Zentrum der Milchs
Im Mai 2014 kam sich die staubhaltige Gaswolke G2 dem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße so nah wie nie zuvor
23.08.2013
Schwarze_Löcher - Sterne - Klassische Mechanik
Turbulenzen im Kosmos lassen Sterne und Schwarze Löcher wachsen
Wie sich Sterne und Schwarze Löcher im Universum aus rotierender Materie bilden können, ist eine der großen Fragen in der Astrophysik.

News der letzten 7 Tage     1 Meldungen


30.11.2020
Monde - Astrophysik
Laborexperimente könnten Rätsel um Mars-Mond Phobos lösen
Was lässt die Oberfläche des Mars-Monds Phobos verwittern? Ergebnisse der TU Wien liefern wichtige Erkenntnisse, bald soll eine Weltraummission Gesteinsproben nehmen.