Wissenschaftler haben eines der größten Mysterien von Quasaren – den hellsten und mächtigsten Objekten im Universum – entschlüsselt, indem sie entdeckten, dass sie durch kollidierende Galaxien entzündet werden.
Erstmals vor 60 Jahren entdeckt, können Quasare so hell leuchten wie eine Billion Sterne, die in einem Volumen von der Größe unseres Sonnensystems verpackt sind. In den Jahrzehnten seit ihrer ersten Beobachtung blieb es ein Rätsel, was solch eine starke Aktivität auslösen könnte. Neue Arbeiten unter der Leitung von Wissenschaftlern der Universitäten von Sheffield und Hertfordshire haben nun gezeigt, dass dies eine Folge des Zusammenstoßes von Galaxien ist.
Die Arbeit ist veröffentlicht in Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
Die Kollisionen wurden entdeckt, als Forscher mithilfe von Deep-Imaging-Beobachtungen des Isaac-Newton-Teleskops auf La Palma das Vorhandensein verzerrter Strukturen in den äußeren Regionen der Galaxien beobachteten, in denen Quasare leben.
Die meisten Galaxien haben supermassereiche Schwarze Löcher in ihren Zentren. Sie enthalten auch beträchtliche Mengen an Gas – aber meistens kreist dieses Gas in großer Entfernung von den Galaxienzentren, außerhalb der Reichweite der Schwarzen Löcher. Kollisionen zwischen Galaxien treiben das Gas in Richtung des Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie; Kurz bevor das Gas vom Schwarzen Loch verbraucht wird, setzt es außergewöhnliche Energiemengen in Form von Strahlung frei, was zu der charakteristischen Brillanz des Quasars führt.
Die Zündung eines Quasars kann dramatische Folgen für ganze Galaxien haben – er kann den Rest des Gases aus der Galaxie vertreiben, was sie für Milliarden von Jahren daran hindert, neue Sterne zu bilden.
Dies ist das erste Mal, dass eine Probe von Quasaren dieser Größe mit dieser Empfindlichkeit abgebildet wurde. Durch den Vergleich von Beobachtungen von 48 Quasaren und ihren Wirtsgalaxien mit Bildern von über 100 Nicht-Quasargalaxien kamen die Forscher zu dem Schluss, dass Galaxien, die Quasare beherbergen, mit etwa dreimal so hoher Wahrscheinlichkeit mit anderen Galaxien interagieren oder kollidieren.
Die Studie hat unser Verständnis darüber, wie diese mächtigen Objekte ausgelöst und angetrieben werden, erheblich vorangebracht.
Professor Clive Tadhunter von der Fakultät für Physik und Astronomie der Universität Sheffield sagte: „Quasare sind eines der extremsten Phänomene im Universum, und was wir sehen, repräsentiert wahrscheinlich die Zukunft unserer eigenen Milchstraße, wenn sie damit kollidiert der Andromeda-Galaxie in etwa fünf Milliarden Jahren.
„Es ist aufregend, diese Ereignisse zu beobachten und endlich zu verstehen, warum sie auftreten – aber zum Glück wird die Erde für eine ganze Weile nicht in der Nähe einer dieser apokalyptischen Episoden sein.“
Quasare sind für Astrophysiker wichtig, weil sie aufgrund ihrer Helligkeit auf große Entfernungen auffallen und damit als Leuchtfeuer in die frühesten Epochen der Geschichte des Universums fungieren.
Dr. Jonny Pierce, Post-Doctoral Research Fellow an der University of Hertfordshire, erklärt: „Es ist ein Gebiet, über das Wissenschaftler auf der ganzen Welt gerne mehr erfahren möchten – eine der wichtigsten wissenschaftlichen Motivationen für das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA war die Erforschung des frühesten Galaxien im Universum, und Webb ist in der Lage, Licht selbst der entferntesten Quasare zu entdecken, die vor fast 13 Milliarden Jahren emittiert wurden. Quasare spielen eine Schlüsselrolle für unser Verständnis der Geschichte des Universums und möglicherweise auch der Zukunft der Milchstraße Weg.“
Mehr Informationen:
JCS Pierce et al, Galaxienwechselwirkungen sind der dominante Auslöser für lokale Quasare vom Typ 2, Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (2023). DOI: 10.1093/mnras/stad455