"Zum ersten Mal können wir sehen, inwieweit diese Quasare und ihre Schwarzen Löcher ihre Galaxien beeinflussen können", so der Astronom Kevin Hainline
Quasare, die von massiven Schwarzen Löchern im Zentrum der meisten bekannten Galaxien angetrieben werden, können enorme Energiemengen emittieren, die das Tausendfache der Gesamtleistung von Hunderten von Milliarden von Sternen in unserer gesamten Milchstraße erreichen.
Künstler-Rendering von ULAS J1120 + 0641, einem Quasar, der von einem Schwarzen Loch mit einer Masse angetrieben wird, die 2 Milliarden Mal so groß ist wie die der Sonne. Bildnachweis: ESO / M. Kornmesser
Die Dartmouth-Astrophysiker Ryan Hickox und Kevin Hainline und Kollegen haben eine Veröffentlichung im The Astrophysical Journal geplant, in der Entdeckungen auf der Grundlage von Beobachtungen von 10 Quasaren aufgeführt werden. Sie dokumentierten die immense Kraft der Quasarstrahlung, die viele tausend Lichtjahre bis an die Grenzen der Quasargalaxie reicht.
"Zum ersten Mal können wir sehen, inwieweit diese Quasare und ihre Schwarzen Löcher ihre Galaxien beeinflussen können, und wir sehen, dass dies nur durch die Gasmenge in der Galaxie begrenzt ist", sagt Hainline, ein Dartmouth Postdoc-Mitarbeiter. "Die Strahlung regt das Gas bis an den Rand der Galaxie an und hört erst auf, wenn das Gas ausgeht."
Die von einem Quasar abgegebene Strahlung deckt das gesamte elektromagnetische Spektrum ab, von Radiowellen und Mikrowellen am niederfrequenten Ende über Infrarot-, Ultraviolett- und Röntgenstrahlen bis hin zu hochfrequenten Gammastrahlen. Ein zentrales Schwarzes Loch, auch aktiver galaktischer Kern genannt, kann wachsen, indem es Material aus dem umgebenden interstellaren Gas verschluckt und dabei Energie freisetzt. Dies führt zur Erzeugung eines Quasars, der Strahlung aussendet, die das in der gesamten Galaxie vorhandene Gas beleuchtet.
"Wenn Sie diese leistungsstarke, helle Strahlungsquelle im Zentrum der Galaxie nehmen und das Gas mit seiner Strahlung sprengen, wird es genauso angeregt, wie das Neon in Neonlampen angeregt wird und Licht erzeugt", sagt Hickox, ein Assistent Professor an der Fakultät für Physik und Astronomie in Dartmouth. „Das Gas wird sehr spezifische Lichtfrequenzen erzeugen, die nur ein Quasar erzeugen kann. Dieses Licht fungierte als Tracer, mit dem wir das vom Schwarzen Loch angeregte Gas über große Entfernungen verfolgen konnten. “
Quasare sind im Vergleich zu einer Galaxie klein, wie ein Sandkorn am Strand, aber die Kraft ihrer Strahlung kann sich bis zu den galaktischen Grenzen und darüber hinaus erstrecken.
Die Beleuchtung von Gas kann eine tiefgreifende Wirkung haben, da Gas, das vom Quasar beleuchtet und erwärmt wird, unter seiner eigenen Schwerkraft weniger zusammenbrechen und neue Sterne bilden kann. Das winzige zentrale Schwarze Loch und sein Quasar können daher die Sternentstehung in der gesamten Galaxie verlangsamen und beeinflussen, wie die Galaxie wächst und sich im Laufe der Zeit verändert.
"Das ist aufregend, weil wir aus einer Reihe unabhängiger Argumente wissen, dass diese Quasare einen tiefgreifenden Einfluss auf die Galaxien haben, in denen sie leben", sagt Hickox. „Es gibt viele Kontroversen darüber, wie sie die Galaxie tatsächlich beeinflussen, aber jetzt haben wir einen Aspekt der Wechselwirkung, der sich auf die Skala der gesamten Galaxie erstrecken kann. Das hatte noch niemand gesehen. “
Das Southern African Large Telescope (SALT) ist das größte optische Teleskop der südlichen Hemisphäre und eines der größten der Welt. Da Dartmouth ein Partner von SALT ist, haben Dozenten und Studenten Zugang zum Teleskop. Fotonachweis: Janus Brink (südafrikanisches Großteleskop)
Hickox, Hainline und ihre Mitautoren stützten ihre Schlussfolgerungen auf Beobachtungen mit dem Southern African Large Telescope (SALT), dem größten optischen Teleskop der südlichen Hemisphäre. Dartmouth ist ein Partner von SALT, der Lehrkräften und Studenten den Zugang zum Instrument ermöglicht. Die Beobachtungen wurden unter Verwendung von Spektroskopie durchgeführt, bei der Licht in seine Wellenlängenkomponenten zerlegt wird. „Für diese Art von Experiment gehört es zu den besten Teleskopen der Welt“, sagt Hickox.
Sie verwendeten auch Daten aus dem WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer) der NASA, einem Weltraumteleskop, das den gesamten Himmel im Infrarot abbildete. Die Wissenschaftler nutzten Beobachtungen im Infrarotlicht, um die Gesamtenergieproduktion des Quasars besonders zuverlässig zu messen.
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