Eine neue Studie zeigt, dass supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien, sogenannte Quasare, manchmal von dichten Gas- und Staubwolken in ihren Muttergalaxien verdeckt werden können.
Dies stellt die vorherrschende Vorstellung in Frage, dass Quasare nur in der unmittelbaren Nähe des Schwarzen Lochs von donutförmigen Staubringen verdeckt werden.
Quasare sind extrem helle Objekte, die von Schwarzen Löchern angetrieben werden, die sich an umgebendem Material auffressen. Ihre starke Strahlung kann blockiert werden, wenn dicke Wolken zwischen uns und den Quasar kommen.
Astronomen haben lange angenommen, dass dieses verdeckende Material nur in der unmittelbaren Umgebung des Quasars existiert, in einem „staubigen Torus“ (oder Donut), der ihn umgibt.
Jetzt hat ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung der Durham University Hinweise darauf gefunden, dass die Verdunkelung bei einigen Quasaren vollständig durch die Wirtsgalaxie verursacht wird, in der sich der Quasar befindet.
Mit dem Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Chile beobachteten sie eine Auswahl sehr staubiger Quasare mit hoher Sternentstehungsrate.
Sie fanden heraus, dass viele dieser Quasare in sehr kompakten Galaxien leben, die als „Starburst-Galaxien“ bekannt sind und einen Durchmesser von nicht mehr als 3000 Lichtjahren haben.
Diese Starburst-Galaxien können pro Jahr mehr als 1000 sonnenähnliche Sterne bilden.
Um eine so große Anzahl von Sternen zu bilden, benötigt die Galaxie große Mengen an Gas und Staub, die im Wesentlichen die Bausteine der Sterne sind. In solchen Galaxien können sich durch die schnelle Sternentstehung aufgewirbelte Gas- und Staubwolken anhäufen und den Quasar vollständig verdecken.
Die vollständige Studie wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (MNRAS). Hauptautorin der Studie Carolina Andonie, Ph.D. Ein Student am Zentrum für extragalaktische Astronomie der Durham University sagte: „Es ist, als wäre der Quasar in seiner Muttergalaxie begraben.“
„In manchen Fällen ist die umgebende Galaxie so mit Gas und Staub gefüllt, dass nicht einmal Röntgenstrahlen entkommen können.
„Wir dachten immer, der staubige Donut um das Schwarze Loch sei das Einzige, was den Quasar vor den Blicken verberge.
„Jetzt erkennen wir, dass die gesamte Galaxie mitmachen kann.
„Dieses Phänomen scheint nur dann aufzutreten, wenn der Quasar einen intensiven Wachstumsschub durchläuft.“
Das Team schätzt, dass bei etwa 10–30 % der sehr schnell sternbildenden Quasare die Muttergalaxie allein für die Verschleierung des Quasars verantwortlich ist.
Die Ergebnisse liefern neue Einblicke in den Zusammenhang zwischen Galaxienwachstum und Aktivität von Schwarzen Löchern.
Verdeckte Quasare könnten ein frühes Evolutionsstadium darstellen, in dem junge Galaxien reich an kaltem Gas und Staub sind, was zu hohen Sternentstehungsraten und dem Wachstum von Schwarzen Löchern führt.
Der Co-Autor der Studie, Professor David Alexander von der Durham University, sagte: „Es ist eine turbulente, chaotische Phase der Evolution, wenn Gas und Sterne kollidieren und sich im Zentrum der Galaxie zusammenballen. Der kosmische Nahrungskampf hüllt den kleinen Quasar in seinen Geburtskokon aus Staub.“
Die Enthüllung dieser vergrabenen Quasare wird Wissenschaftlern helfen, den Zusammenhang zwischen Galaxien und den supermassiven Schwarzen Löchern in ihrem Herzen zu verstehen.
Mehr Informationen:
Carolina Andonie et al., Obskuration jenseits des Kerns: Infrarotquasare können in extrem kompakten Starbursts vergraben sein, MNRAS (2023). An arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2310.02330