Neue Forschung veröffentlicht In Natur stellt neue Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) vor, die darauf hindeuten, dass Schwarze Löcher die Sternentstehung in massereichen Galaxien schnell zum Erliegen bringen, indem sie explosionsartig große Mengen Gas entfernen.
Das internationale Team stellte fest, dass mehr als 90 % des galaktischen Windes aus neutralem Gas besteht und daher in früheren Studien praktisch unsichtbar war. Diese Arbeit ist die erste direkte Bestätigung, dass supermassive Schwarze Löcher in der Lage sind, Galaxien zum Stillstand zu bringen.
Der Unterschied zwischen dieser neuen Studie und früheren Arbeiten liegt in der Art des beobachteten Gases: Bisher konnte nur ionisiertes Gas nachgewiesen werden, das warm ist; während das JWST auch neutrales Gas erkennen konnte, das kalt ist.
Dr. Rebecca Davies vom Centre for Astrophysics and Supercomputing der Swinburne University of Technology leitete das australische Team hinter dieser Entdeckung und half dabei, den mächtigen, von Schwarzen Löchern angetriebenen Ausfluss in einer entfernten, massereichen Galaxie mit einem sehr geringen Sternentstehungsgrad zu finden.
„Der Ausfluss entfernt Gas schneller als Gas in Sterne umgewandelt wird, was darauf hindeutet, dass der Ausfluss wahrscheinlich einen sehr erheblichen Einfluss auf die Entwicklung der Galaxie haben wird. Unsere Ergebnisse liefern neue Beweise dafür, dass Ausflüsse, die durch Schwarze Löcher verursacht werden, dazu in der Lage sind.“ Sternbildung in massereichen Galaxien schnell unterbrechen oder „unterdrücken“.
Wenn die Sternentstehung zum Stillstand kommt, bedeutet das, dass eine Galaxie aufgehört hat, Sterne zu bilden. Es stellt die Transformation zwischen einer Galaxie dar, die aktiv Sterne bildet, wodurch sie wachsen und sich verändern kann, und einer Galaxie, die „tot“ und statisch ist. Das Auslöschen ist daher ein grundlegender Prozess im Lebenszyklus von Galaxien. Allerdings verstehen Astronomen immer noch nicht im Detail, was dazu führt, dass Galaxien keine Sterne mehr bilden.
Zusammen mit international anerkannten Forschern, insbesondere dem Hauptautor Sirio Belli von der Universität Bologna, untersuchte Dr. Davies eine Galaxie, die sich in enormer Entfernung von der Erde befindet und deren Licht mehr als 10 Milliarden Jahre brauchte, um uns zu erreichen.
Aktive galaktische Kerne (AGN) – supermassereiche Schwarze Löcher, die große Mengen an Gas verbrauchen – können Ausströme aus Galaxien antreiben. Die stärksten AGN treiben sehr massive Ausflüsse an, die möglicherweise in relativ „kurzer“ Zeit das gesamte Gas aus ihren Heimatgalaxien entfernen und dazu führen könnten, dass die Sternentstehung aufhört.
„Das JWST ermöglichte es uns, die kühlere, neutrale Gasphase normaler AGN-getriebener Ausströme in entfernten Galaxien zu beobachten. In der untersuchten Galaxie stellten wir fest, dass die Ausströmrate in der neutralen Phase etwa 100-mal größer war als die Ausströmrate in der ionisierten Phase, wodurch viel ausströmende Masse zum Vorschein kommt, die vorher unsichtbar war.“
Dr. Davies sagt, dass das JWST verwendet werden kann, um einen viel größeren Teil der Abflüsse zu erkennen, während frühere Beobachtungen ionisierter Gase nur etwa 1 % erkennen konnten.
„Vor dem JWST kratzten wir nur an der Spitze des Eisbergs, was die ausströmende Masse angeht.“
Das Team ist gespannt darauf, was es bei der Analyse weiterer Galaxien in Zukunft entdecken könnte.
Mehr Informationen:
Sirio Belli et al., Sternentstehungsunterbrechung durch mehrphasigen Gasausfluss in einer Galaxie bei einer Rotverschiebung von 2,45, Natur (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07412-1