Astronomen haben herausgefunden, dass supermassereiche Schwarze Löcher, die von Staub verdeckt sind, eher wachsen und enorme Energiemengen freisetzen, wenn sie sich in Galaxien befinden, von denen erwartet wird, dass sie mit einer Nachbargalaxie kollidieren. Die neue Arbeit unter der Leitung von Forschern der Newcastle University wurde in veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
Galaxien, einschließlich unserer eigenen Milchstraße, enthalten in ihren Zentren supermassereiche Schwarze Löcher. Ihre Massen entsprechen dem Millionen- oder sogar Milliardenfachen der Masse unserer Sonne. Diese Schwarzen Löcher wachsen, indem sie Gas „fressen“, das auf sie fällt. Was das Gas jedoch so nahe an die Schwarzen Löcher treibt, dass dies geschieht, ist ein anhaltendes Rätsel.
Eine Möglichkeit besteht darin, dass Galaxien, wenn sie nahe genug beieinander liegen, durch die Schwerkraft zueinander hingezogen werden und zu einer größeren Galaxie „verschmelzen“.
In der Endphase seiner Reise in ein Schwarzes Loch leuchtet Gas auf und erzeugt eine enorme Energiemenge. Diese Energie wird typischerweise mit sichtbarem Licht oder Röntgenstrahlen erfasst. Allerdings konnten die Astronomen dieser Studie die wachsenden Schwarzen Löcher nur mithilfe von Infrarotlicht nachweisen. Das Team nutzte Daten von vielen verschiedenen Teleskopen, darunter dem Hubble-Weltraumteleskop und dem Infrarot-Weltraumteleskop Spitzer.
Die Forscher haben eine neue Technik entwickelt, um zu bestimmen, wie wahrscheinlich es ist, dass zwei Galaxien sehr nahe beieinander liegen und voraussichtlich in Zukunft kollidieren. Sie wandten diese neue Methode auf Hunderttausende Galaxien im fernen Universum an (mit Blick auf Galaxien, die zwei bis sechs Milliarden Jahre nach dem Urknall entstanden waren), um den sogenannten „kosmischen Mittag“, eine Zeit, in der die meisten Galaxien entstanden, besser zu verstehen Es wird erwartet, dass das Wachstum der Galaxie und des Schwarzen Lochs im Universum stattgefunden hat.
Zu verstehen, wie Schwarze Löcher in dieser Zeit wuchsen, ist für die moderne galaktische Forschung von grundlegender Bedeutung, insbesondere weil es uns einen Einblick in das supermassive Schwarze Loch im Inneren der Milchstraße und in die Entwicklung unserer Galaxie im Laufe der Zeit geben könnte.
Da sie so weit entfernt sind, erfüllen nur wenige kosmische Mittagsgalaxien die erforderlichen Kriterien, um genaue Messungen ihrer Entfernungen zu erhalten. Dies macht es sehr schwierig, mit hoher Präzision zu wissen, ob zwei Galaxien sehr nahe beieinander liegen.
Diese Studie stellt eine neue statistische Methode vor, um die bisherigen Einschränkungen bei der Messung genauer Entfernungen von Galaxien und supermassereichen Schwarzen Löchern am kosmischen Mittag zu überwinden. Es wendet einen statistischen Ansatz zur Bestimmung von Galaxienabständen anhand von Bildern bei unterschiedlichen Wellenlängen an und macht spektroskopische Abstandsmessungen für einzelne Galaxien überflüssig.
Es wird erwartet, dass die Daten, die in den kommenden Jahren vom James Webb-Weltraumteleskop geliefert werden, die Forschung im Infrarotbereich revolutionieren und noch mehr Geheimnisse darüber enthüllen, wie diese staubigen Schwarzen Löcher wachsen.
Sean Dougherty, Doktorand an der Newcastle University und Hauptautor der Arbeit, sagt: „Unser neuartiger Ansatz untersucht Hunderttausende entfernter Galaxien mit einem statistischen Ansatz und fragt, wie wahrscheinlich es ist, dass zwei Galaxien nahe beieinander liegen und wie wahrscheinlich es ist, dass sie nahe beieinander liegen.“ auf Kollisionskurs.
Dr. Chris Harrison, Co-Autor der Studie: „Diese supermassiven Schwarzen Löcher sind sehr schwer zu finden, weil das Röntgenlicht, das Astronomen typischerweise zum Auffinden dieser wachsenden Schwarzen Löcher verwendet haben, blockiert und von unseren Teleskopen nicht entdeckt wird.“ . Dieselben Schwarzen Löcher können jedoch mithilfe von Infrarotlicht gefunden werden, das vom sie umgebenden heißen Staub erzeugt wird.“
Er fügt hinzu: „Die Schwierigkeit, diese Schwarzen Löcher zu finden und genaue Entfernungsmessungen zu erstellen, erklärt, warum es mit diesem Ergebnis bislang schwierig war, diese entfernten ‚kosmischen Mittags‘-Galaxien zu lokalisieren. Mit JWST erwarten wir, noch viele weitere dieser verborgenen wachsenden Schwarzen zu finden.“ Löcher. JWST wird weitaus besser darin sein, sie zu finden, daher werden wir noch viele weitere zu untersuchen haben, darunter auch die, die am schwierigsten zu finden sind. Von dort aus können wir mehr tun, um den Staub zu verstehen, der sie umgibt, und herauszufinden, wie viele es sind sind in fernen Galaxien verborgen.“
Mehr Informationen:
Sean L. Dougherty et al., Obscured AGN-Verstärkung in Galaxienpaaren am kosmischen Mittag: Beweise aus einer probabilistischen Behandlung photometrischer Rotverschiebungen, Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (2023). DOI: 10.1093/mnras/stad1300