Supermassereiches Schwarzes Loch beeinflusst die Sternentstehung

Ein europäisches Team von Astronomen unter der Leitung von Professor Kalliopi Dasyra von der National and Kapodistrian University of Athens, Griechenland, unter Beteiligung von Dr. Thomas Bisbas, University of Cologne, modellierte mehrere Emissionslinien im Atacama Large Millimeter Array (ALMA) und Very Large Telescope (VLT). )-Beobachtungen zur Messung des Gasdrucks sowohl in strahlbeeinflussten Wolken als auch in Umgebungswolken. Mit diesen beispiellosen Messungen, die kürzlich in veröffentlicht wurden Naturastronomieentdeckten sie, dass die Jets den Innen- und Außendruck von Molekülwolken auf ihrem Weg signifikant verändern.

Je nachdem, welcher der beiden Drücke sich am stärksten ändert, sind in derselben Galaxie sowohl Wolkenkompression als auch Sternentstehungsauslösung und Wolkenauflösung und Sternentstehungsverzögerung möglich. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass supermassereiche Schwarze Löcher, obwohl sie sich in den Zentren von Galaxien befinden, die Sternentstehung galaxienweit beeinflussen könnten“, sagte Professor Dasyra. „Die Untersuchung der Auswirkungen von Druckänderungen auf die Stabilität von Wolken war der Schlüssel zum Erfolg dieses Projekts. Sobald sich tatsächlich nur wenige Sterne in einem Wind bilden, ist es normalerweise sehr schwierig, ihr Signal zusätzlich zu dem Signal aller anderen Sterne im Wind zu erkennen Galaxie, die den Wind beherbergt.“

Es wird angenommen, dass supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren der meisten Galaxien in unserem Universum liegen. Wenn Partikel, die auf diese Schwarzen Löcher eingefallen sind, von Magnetfeldern eingefangen werden, können sie nach außen geschleudert werden und in Form von enormen und mächtigen Plasmastrahlen weit in Galaxien eindringen. Diese Jets stehen oft senkrecht zu galaktischen Scheiben. In IC 5063, einer 156 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie, breiten sich die Jets jedoch tatsächlich innerhalb der Scheibe aus und interagieren mit kalten und dichten molekularen Gaswolken. Aufgrund dieser Wechselwirkung wird die Theorie aufgestellt, dass eine Kompression von Wolken, die von Jets getroffen wurden, möglich ist, was zu Gravitationsinstabilitäten und schließlich Sternentstehung aufgrund der Gaskondensation führt.

Für das Experiment nutzte das Team die von ALMA bereitgestellte Emission von Kohlenmonoxid (CO) und Formylkation (HCO+) sowie die von VLT bereitgestellte Emission von ionisiertem Schwefel und ionisiertem Stickstoff. Anschließend verwendeten sie fortschrittliche und innovative astrochemische Algorithmen, um die Umgebungsbedingungen im Abfluss und im umgebenden Medium zu bestimmen. Diese Umgebungsbedingungen enthalten Informationen über die Stärke der fern-ultravioletten Strahlung von Sternen, die Rate, mit der relativistisch geladene Teilchen das Gas ionisieren, und die mechanische Energie, die von den Jets auf das Gas aufgebracht wird. Die Eingrenzung dieser Bedingungen ergab die Dichten und Gastemperaturen, die für verschiedene Teile dieser Galaxie beschreibend sind, die dann verwendet wurden, um Drücke bereitzustellen.

„Wir haben viele tausend astrochemische Simulationen durchgeführt, um eine breite Palette von Möglichkeiten abzudecken, die in IC 5063 existieren könnten“, sagte Co-Autor Dr. Thomas Bisbas, DFG-Stipendiat der Universität zu Köln und ehemaliger Postdoktorand am National Observatory of Athens . Ein herausfordernder Teil der Arbeit bestand darin, so viele physikalische Einschränkungen wie möglich für den untersuchten Bereich, den jeder Parameter haben könnte, akribisch zu identifizieren. „Auf diese Weise konnten wir die optimale Kombination physikalischer Parameter von Wolken an verschiedenen Orten der Galaxie erhalten“, sagte Co-Autor Georgios Filippos Paraschos, Ph.D. Student am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn und ehemaliger Master-Student an der National and Kapodistrian University of Athens.

Tatsächlich wurden Drücke nicht nur für einige wenige Orte in IC 5063 gemessen. Stattdessen wurden Karten dieser und anderer Größen im Zentrum dieser Galaxie erstellt. Diese Karten ermöglichten es den Autoren, zu visualisieren, wie sich die Gaseigenschaften aufgrund des Strahldurchgangs von einem Ort zum anderen ändern. Das Team freut sich derzeit auf den nächsten großen Schritt dieses Projekts: die Nutzung des James-Webb-Weltraumteleskops für weitere Untersuchungen des Drucks in den äußeren Wolkenschichten, wie er vom warmen H2 gemessen wird.

„Wir sind wirklich gespannt auf die JWST-Daten“, sagte Professor Dasyra, „da sie es uns ermöglichen werden, die Jet-Wolken-Wechselwirkung mit einer exquisiten Auflösung zu untersuchen.“