Die Studie liefert eine umfassende Röntgenaufnahme eines aktiven galaktischen Kerns in NGC 4258

Durch die Analyse der Daten von vier Weltraumobservatorien haben europäische Astronomen eine vollständige und gründliche Röntgenansicht eines aktiven galaktischen Kerns in einer nahe gelegenen Spiralgalaxie namens NGC 4258 präsentiert. Die Ergebnisse der Studie, die am 16. Mai auf arXiv.org veröffentlicht wurden, wurden veröffentlicht mehr Licht in die Natur dieser Galaxie.

Aktive galaktische Kerne (AGNs) sind akkretierende, supermassereiche Schwarze Löcher (SMBHs), die sich in den Zentren einiger Galaxien befinden und starke, hochenergetische Strahlung aussenden, wenn sie Gas und Staub ansammeln. Diese Kerne können Jets mit meist zylindrischen, konischen oder parabolischen Formen bilden, die sogar auf Megaparsec-Skalen beobachtet werden.

In einer Entfernung von etwa 24,7 Millionen Lichtjahren von der Erde beherbergt NGC 4258 eines der nächsten AGNs. 1984 wurden Wassermaser entdeckt, die dieses AGN umkreisen, was NGC 4258 zum saubersten Beweis für die Existenz extragalaktischer supermassiver Schwarzer Löcher macht. Weitere Untersuchungen dieser Maser ergaben eine molekulare, staubige Scheibe im Subparsec-Bereich, die sich in Kepler-Rotation um eine zentrale Masse von etwa 40 Millionen Sonnenmassen dreht.

AGN in NGC 4258 interessiert Astronomen auch wegen seiner besonders geringen bolometrischen Leuchtkraft. Sie nahmen an, dass dies entweder auf eine niedrige Akkretionsrate oder einen strahlungsineffizienten Akkretionsfluss zurückzuführen sein könnte. Obwohl mehrere frühere Studien die Natur des Akkretionsflusses in NGC 4258 untersucht haben, bleibt es dennoch rätselhaft.

Daher hat ein Team von Astronomen unter der Leitung von Alberto Masini von der International School for Advanced Studies in Triest, Italien, die Röntgeneigenschaften von NGC 4258 umfassend überprüft, um neues Licht auf seinen Akkretionsfluss und seine langfristige Entwicklung zu werfen. Zu diesem Zweck analysierten sie Archivbeobachtungen dieser Galaxie, die mit den Weltraumteleskopen Chandra, Swift, NuSTAR und XMM-Newton durchgeführt wurden.

„Die erhaltenen Ergebnisse werden dann mit anderen aus der Literatur (von ca. 1993–2000) ergänzt, um eine vollständige und gründliche Röntgenansicht eines nahe gelegenen, unterleuchtenden AGN aus 23 Jahren Beobachtung zu erhalten“, erklärten die Forscher.

Die Studie ergab, dass sich die Röntgeneigenschaften des AGN in NGC 4258 im Laufe der Jahre verändert haben. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Änderung auf Schwankungen um den Faktor zwei der Dichte der absorbierenden Säule zurückzuführen ist, die plausibel mit der staubigen Megamaser-Scheibe verbunden sind, und auf intrinsische Änderungen in der Emission des zentralen Motors.

Die kurze Variabilitätszeitskala, die in NuSTAR zu sehen ist, deutet darauf hin, dass die Variationen auf Änderungen der Akkretionsrate zurückzuführen sein könnten, die wiederum mit der Rate der Energiedeposition in der Korona zusammenhängt. Die Astronomen stellten fest, dass die Variabilität der Akkretionsrate auch die langfristige Abnahme der intrinsischen Leuchtkraft erklären würde, die für dieses AGN beobachtet wurde.

Darüber hinaus scheinen die Variationen des Photonenindex und der Leuchtkraft zwei Verhaltensweisen zu folgen. Der erste wird beobachtet, wenn die Quelle heller als ein bestimmter kritischer Wert im röntgenskalierten Eddington-Verhältnis ist – dann ist kein offensichtlicher Trend zu erkennen. Die zweite wurde bei einer niedrigeren Akkretionsrate identifiziert, da es eine Antikorrelation zwischen den beiden Größen zu geben scheint, was auf einen Übergang zwischen heißen und kalten Akkretionszuständen hindeutet.

Alles in allem kamen die Autoren der Veröffentlichung zu dem Schluss, dass die durchschnittlichen spektralen Eigenschaften von NGC 4258 typisch für eine verdeckte Typ-II-Seyfert-Galaxie mit geringer Leuchtkraft sind, mit einem Photonenindex im Bereich von 1,6–2,2.

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