Logo

Hungerndes Schwarzes Loch lässt hell leuchtende Galaxie wieder verblassen

Geschrieben am 17.09.2016 in Kategorie: Astronomie

Ein internationales Astronomenteam mit starker deutscher Beteiligung hat mit dem Very Large Telescope der ESO und dem Röntgensatelliten Chandra der NASA das Rätsel um die ungewöhnliche Veränderung im Verhalten eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum einer weit entfernten Galaxie gelöst. Es scheint, als stünden dem Schwarzen Loch harte Zeiten bevor, da es nicht mehr mit ausreichend Materie gefüttert wird, um weiterhin seine Umgebung aufleuchten lassen zu können.

Im Zentrum vieler Galaxien findet sich ein supermassereiches Schwarzes Loch, das den Galaxienkern extrem hell leuchten lässt. Solche „Aktiven Galaxien“ werden dadurch zu den hellsten Objekten im Universum. Man geht davon aus, dass heiße Materie, die ins Schwarze Loch hineinfällt, die Ursache für das helle Leuchten ist. Dieser Prozess wird auch als Akkretion bezeichnet. Das dabei entstehende helle Licht kann bei verschiedenen Aktiven Galaxien sehr unterschiedlich sein, so dass Astronomen sie je nach Eigenschaft des Lichtes, das sie aussenden, in mehrere Typen unterteilen.

Manche Galaxien scheinen sich im Laufe von nur 10 Jahren dramatisch verändert zu haben; in astronomischen Größenordnungen ist das mit einem Wimpernschlag vergleichbar. Die Aktive Galaxie Markarian 1018, die in dieser Arbeit untersucht wurde, sticht jedoch besonders hervor, da sie ihren Typ innerhalb der letzten fünf Jahren bereits zum zweiten Mal geändert hat und inzwischen wieder dieselbe Klassifizierung innehat wie zu Beginn. Nur bei einer Handvoll Galaxien wurde solch ein kompletter Veränderungszyklus beobachtet, jedoch wurde keine davon bisher so genau untersucht.

Die Entdeckung der unbeständigen Natur von Markarian 1018 gelang zufällig im Rahmen des Close AGN Reference Survey (CARS), einem Kollaborationsprojekt zwischen der ESO und anderen Organisationen, das zum Ziel hat, Informationen über 40 nahe Galaxien mit Aktiven Kernen zu sammeln. Routine-Beobachtungen von Markarian 1018 mit dem Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), der am Very Large Telescope der ESO installiert ist, brachten die überraschende Veränderung im emittierten Licht der Galaxie zutage.

Wir waren verblüfft, solch eine seltene und dramatische Veränderung in Markarian 1018 zu beobachten”, erzählt Rebecca McElroy, Erstautorin des Fachartikels zur Entdeckung und Doktorandin an der University of Sydney und am ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics (CAASTRO).

Die zufällige Beobachtung der Galaxie so kurz nachdem sie anfing zu verblassen, war eine unvorhergesehene Möglichkeit etwas darüber zu erfahren, wie Galaxien ticken, erklärt Bernd Husemann, CARS-Projektleiter und Erstautor des zweiten Fachartikels in Zusammenhang mit dieser Entdeckung: „Wir sind froh, dass wir dieses Ereignis nur 3-4 Jahre nach Beginn der Helligkeitsabnahme entdeckt haben, sodass wir mit einer Überwachungskampagne beginnen konnten, um die physikalischen Details der Akkretionsprozesse Aktiver Galaxien zu untersuchen, die ansonsten nicht erforscht werden könnten.

Um aus dieser seltenen Gelegenheit das Beste herauszuholen, hatte es für das Forscher-Team fortan oberste Priorität, genau herauszufinden, welcher Prozess dafür sorgt, dass sich die Helligkeit von Markarian 1018 so plötzlich und stark wieder ändert. Dafür kommen eine Reihe astrophysikalischer Ereignisse in Frage, jedoch konnten sie ausschließen, dass das Schwarze Loch einen einzelnen Stern angezogen und verschluckt hat. Außerdem bezweifelten sie auch die Möglichkeit der Verdunkelung durch Gas, das in die Sichtlinie getreten ist. Der wahre Mechanismus, der für die erstaunliche Veränderung von Markarian 1018 verantwortlich ist, bleibt nach der ersten Beobachtungsrunde weiterhin ein Geheimnis.

Allerdings bekam das Team die Möglichkeit mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA/ESA und dem Röntgensatelliten Chandra der NASA zusätzliche Daten zu sammeln. Mit den neuen Daten dieser Instrumente konnten sie das Rätsel lösen – das Schwarze Loch verblasste langsam, da ihm die Materie ausging und es demzufolge nichts mehr akkretieren konnte.

Es ist möglich, dass es langsam verhungert, da der Zufluss neuer Materie unterbrochen wurde“, meint Rebecca McElroy. „Eine reizvolle Möglichkeit wäre, dass der Grund dafür Wechselwirkungen mit einem zweiten supermassereichen Schwarzen Loch sind“. Solch ein Doppelsystem aus Schwarzen Löchern ist eine klare Option in Markarian 1018, da die Galaxie das Endprodukt einer Verschmelzung zweier großer Galaxien ist – von denen jede wahrscheinlich ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum beherbergt hatte.

Die Erforschung der Mechanismen, die in aktiven Galaxien wie Markarian 1018 am Werk sind und dafür sorgen, dass die Galaxie ihre Erscheinung ändert, gehen weiter. „Das Team musste sich beeilen, den Grund dafür zu finden, warum Markarian 1018 wieder verblasst“, merkt Bernd Husemann an. „Laufende Beobachtungskampagnen mit Teleskopen der ESO und anderen Einrichtungen werden es uns ermöglichen, die aufregende Welt verhungernder Schwarzer Löcher und sich verändernden aktiven Galaxien genauer zu erkunden.

Quelle

ESO - Europäische Südsternwarte
Die "Europäische Organisation für astronomische Forschung in der südlichen Hemisphäre" oder auch kurz "Europäische Südsternwarte" ist ein Forschungsinstitut mit verschiedenen Observatorien.

Webseite: https://www.eso.org

Die Aktive Galaxie Markarian 1018
Dieses Bild vom MUSE-Instrument am Very Large Telescope der ESO zeigt die aktive Galaxie Markarian 1018, die ein supermassereiches Schwarzes Loch in ihrem Kern beherbergt. Die lichtschwachen Ringe aus Licht um die Galaxie sind das Ergebnis von Wechselwirkungen und Verschmelzung mit einer anderen Galaxie in jüngster Vergangenheit.
© ESO / CARS survey
Die Himmelsregion um die Aktive Galaxie Markarian 1018
Diese Weitwinkelaufnahme zeigt den Himmel um die lichtschwache Galaxie Markarian 1018. Das Bild wurde aus Bildern des Digitized Sky Survey 2 zusammengesetzt. Die Galaxie selbst ist in der Bildmitte zu sehen, ein lichtschwacher Beweis für die jüngste Verschmelzung ist anhand der Ausläufer und Schleifen erkennen.
© ESO / Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin
Die Lage der Galaxie Markarian 1018 im Sternbild Walfisch
Diese Karte zeigt das große aber lichtschwache Sternbild Walfisch (lat. Cetus). Die meisten Sterne, die mit dem bloßen Auge sichtbar sind, sind eingezeichnet. Die Position der lichtschwachen Aktiven Galaxie Markarian 1018 ist durch einen roten Kreis gekennzeichnet. Das Objekt ist zu lichtschwach, als dass es mit kleinen Teleskopen leicht zu erkennen wäre.
© ESO / IAU and Sky & Telescope

Suche