Neue Einblicke in aktive supermassereiche Schwarze Löcher

MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die Erforschung aktiver galaktischer Kerne (AGN) hat kürzlich einen bedeutenden Fortschritt gemacht. Ein internationales Forscherteam hat mit dem Large Binocular Telescope (LBT) neue Details über das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie NGC 1068, auch bekannt als Messier 77, enthüllt.

Aktive galaktische Kerne, kurz AGN, sind faszinierende Phänomene im Universum, die durch supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien entstehen. Diese Schwarzen Löcher ziehen große Mengen an Material an, das in einer schnell rotierenden Scheibe aus heißem Gas um sie herumwirbelt. Bevor das Material in das Schwarze Loch stürzt, setzt es enorme Energiemengen frei, die weit ins All strahlen. Diese Prozesse beeinflussen nicht nur die unmittelbare Umgebung, sondern auch die gesamte Wirtsgalaxie.

Ein Forscherteam unter der Leitung von Jacob Isbell vom Steward Observatory der University of Arizona hat das Large Binocular Telescope (LBT) genutzt, um die Galaxie NGC 1068 genauer zu untersuchen. Diese Galaxie ist eine der nächstgelegenen mit einem aktiven galaktischen Kern, was sie zu einem idealen Studienobjekt macht. Die Beobachtungen konzentrierten sich auf thermische Infrarotwellenlängen, um die Strukturen im Zentrum der Galaxie detailliert zu erfassen.

Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, dass die helle, heiße Scheibe um das supermassereiche Schwarze Loch viel Licht abgibt, das den umgebenden Staub wie winzige Segel auseinanderdrückt. Dieses Phänomen, bekannt als Strahlungsdruck, erzeugt einen warmen, ausströmenden Wind, der durch die zentrale Scheibe erhitzt wird. Weiter außen in der Galaxie fanden die Forscher größere Mengen an Material, das heller leuchtet, als es allein durch die Akkretionsscheibe zu erwarten wäre.

Durch den Vergleich der neuen Bilder mit früheren Beobachtungen konnten die Wissenschaftler einen gebündelten Strom heißen Gases identifizieren, der vom Zentrum der Scheibe ausgeht. Dieser sogenannte Jet trifft auf Wolken aus molekularem Gas und Staub, was zu einem unerwartet hellen Infrarotsignal führt. Solche Jets sind besonders bei Radiowellenlängen hell, wenn sie auf Gas und Partikel in der Umgebung der Schwarzen Löcher treffen.

Die Beobachtungen bestätigen das vereinheitlichte Standardmodell von AGN, das von einer Konfiguration eines supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum einer Galaxie ausgeht. Dieses Modell beschreibt, wie Gas und Staub aus der umgebenden Galaxie angezogen und in einer inneren, hellen Scheibe gesammelt werden. Eine äußere, kühlere Struktur aus ausströmendem Material erschwert die Sicht, während ein intensiver Gasjet aus dem Zentrum ausgestoßen wird.

Das Large Binocular Telescope, das auf dem Mount Graham in den USA steht, nutzt seine beiden 8,4-Meter-Spiegel, um als bildgebendes Interferometer zu fungieren. Diese Technik ermöglicht eine dreimal bessere Detailschärfe als mit einem einzelnen Spiegel. Das LBTI setzt das Vibrationskontrollsystem OVMS+ ein, um die anspruchsvollen Beobachtungen zu stabilisieren.

Die Ergebnisse der Studie, die in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht wurden, bieten neue Einblicke in die komplexen Wechselwirkungen zwischen AGN und ihren Wirtsgalaxien. Diese Erkenntnisse sind besonders wertvoll, da sie als lokales Gegenstück zu den Vorgängen in fernen Galaxien dienen, die im frühen Universum existierten.