Versteckte supermassive Schwarze Löcher werden durch Galaxien auf Kollisionskurs zum Leben erweckt.

11. Mai 2023

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durch die Royal Astronomical Society

Astronomen haben festgestellt, dass supermassereiche Schwarze Löcher, die durch Staub verdeckt sind, eher dazu neigen zu wachsen und unglaubliche Mengen an Energie freizusetzen, wenn sie sich innerhalb von Galaxien befinden, deren Kollision mit einer benachbarten Galaxie erwartet wird. Die neue Arbeit, geleitet von Forschern der Newcastle University, wurde in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.

Galaxien, einschließlich unserer eigenen Milchstraße, enthalten supermassereiche Schwarze Löcher in ihren Zentren. Sie haben Massen, die Millionen, oder sogar Milliarden, Mal so groß wie die unserer Sonne sind. Diese Schwarzen Löcher wachsen durch das 'Fressen' von Gas, das auf sie fällt. Wie das Gas jedoch nahe genug an die Schwarzen Löcher gelangt, damit dies geschehen kann, ist ein fortlaufendes Rätsel.

Eine Möglichkeit besteht darin, dass Galaxien nahe genug beieinanderliegen, um gravitativ zueinander gezogen zu werden und sich zu einer größeren Galaxie zu 'verschmelzen'.

In den endgültigen Phasen seiner Reise in ein Schwarzes Loch leuchtet das Gas auf und produziert eine riesige Menge an Energie. Diese Energie wird normalerweise durch sichtbares Licht oder Röntgenstrahlen erfasst. Die Astronomen, die diese Studie durchführen, konnten jedoch nur wachsende Schwarze Löcher mit Infrarotlicht erkennen. Das Team nutzte Daten von vielen verschiedenen Teleskopen, einschließlich des Hubble Space Telescopes und des Infrarot-Spitzer Space Telescopes.

Die Forscher entwickelten eine neue Technik, um zu bestimmen, wie wahrscheinlich es ist, dass sich zwei Galaxien sehr nahe beieinander befinden und in der Zukunft erwartet wird, dass sie zusammenstoßen. Sie wandten diese neue Methode auf Hunderttausende von Galaxien im fernen Universum (Galaxien, die sich 2 bis 6 Milliarden Jahre nach dem Urknall gebildet haben) an, um das sogenannte 'kosmische Mittag' besser zu verstehen. Eine Zeit, in der das Wachstum der meisten Galaxien und Schwarzen Löcher des Universums erwartet wird.

Das Verständnis, wie Schwarze Löcher in dieser Zeit gewachsen sind, ist grundlegend für die moderne galaktische Forschung, insbesondere da es uns Einblick in das supermassereiche Schwarze Loch ermöglichen kann, das sich innerhalb der Milchstraße befindet, und wie unsere Galaxie im Laufe der Zeit entstanden ist.

Weil sie so weit entfernt sind, erfüllen nur wenige kosmische Mittag-Galaxien die erforderlichen Kriterien, um präzise Messungen ihrer Entfernungen durchzuführen. Dies macht es sehr schwierig, mit hoher Präzision zu wissen, ob zwei Galaxien sehr nahe beieinanderliegen.

Diese Studie präsentiert eine neue statistische Methode, um die früheren Einschränkungen bei der Messung der genauen Entfernungen von Galaxien und supermassereichen Schwarzen Löchern im kosmischen Mittag zu überwinden. Sie wendet einen statistischen Ansatz an, um Galaxienabstände unter Verwendung von Bildern in verschiedenen Wellenlängen zu bestimmen und beseitigt die Notwendigkeit von spektroskopischen Abstandsmessungen für individuelle Galaxien.

Daten vom James Webb Space Telescope, die in den kommenden Jahren eintreffen, sollen Studien im Infrarot revolutionieren und noch mehr Geheimnisse darüber aufdecken, wie diese staubigen Schwarzen Löcher wachsen.

Sean Dougherty, Doktorand an der Newcastle University und Hauptautor der Studie, sagt: "Unser neuartiger Ansatz betrachtet Hunderttausende von fernen Galaxien mit einem statistischen Ansatz und fragt nach der Wahrscheinlichkeit, dass zwei Galaxien nahe beieinander liegen und daher auf Kollisionskurs sind."

Dr. Chris Harrison, Co-Autor der Studie, sagt: "Diese supermassereichen Schwarzen Löcher sind sehr schwierig zu finden, da das von Astronomen typischerweise verwendete Röntgenlicht blockiert und nicht von unseren Teleskopen erfasst wird. Aber dieselben Schwarzen Löcher können mit Infrarotlicht gefunden werden, das von dem heißen Staub um sie herum produziert wird."

Er fügt hinzu: "Die Schwierigkeit, diese Schwarzen Löcher zu finden und präzise Entfernungsmessungen durchzuführen, erklärt, warum dieses Ergebnis bisher herausfordernd war, diese kosmischen Mittags-Galaxien zu bestimmen. Mit JWST erwarten wir, viele dieser verborgenen wachsenden Schwarzen Löcher zu finden. JWST wird viel besser darin sein, sie zu finden, daher werden wir viele mehr haben, die wir studieren können, einschließlich solcher, die am schwierigsten zu finden sind. Von dort aus können wir mehr über den Staub, der sie umgibt, erfahren und herausfinden, wie viele in fernen Galaxien versteckt sind."

Journal information: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Provided by Royal Astronomical Society