Astronomen nutzten das NASA/ESA-Weltraumteleskop James Webb, um zu bestätigen, dass supermassive Schwarze Löcher ihren Muttergalaxien den Treibstoff entziehen können, den sie zur Bildung neuer Sterne benötigen. Das internationale Team unter gemeinsamer Leitung der Universität Cambridge beobachtete mithilfe von Webb eine Galaxie von der Größe der Milchstraße im frühen Universum, etwa zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall. Wie die meisten großen Galaxien hat sie in ihrem Zentrum ein supermassereiches Schwarzes Loch. Allerdings ist diese Galaxie im Wesentlichen „tot“: Sie hat praktisch aufgehört, neue Sterne zu bilden. Bildnachweis: Francesco D’Eugenio
Astronomen nutzten das NASA/ESA-Weltraumteleskop James Webb, um zu bestätigen, dass supermassive Schwarze Löcher ihren Muttergalaxien den Treibstoff entziehen können, den sie zur Bildung neuer Sterne benötigen. Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht Natürliche Astronomie.
Das internationale Team unter der gemeinsamen Leitung der Universität Cambridge nutzte Webb, um eine Galaxie von der Größe der Milchstraße im frühen Universum, etwa zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall, zu beobachten. Wie die meisten großen Galaxien hat sie in ihrem Zentrum ein supermassereiches Schwarzes Loch. Allerdings ist diese Galaxie im Wesentlichen „tot“: Sie hat praktisch aufgehört, neue Sterne zu bilden.
„Aufgrund früherer Beobachtungen wussten wir, dass sich diese Galaxie in einem erloschenen Zustand befand: Aufgrund ihrer Größe bildet sie nicht viele Sterne, und wir glauben, dass es einen Zusammenhang zwischen dem Schwarzen Loch und dem Ende der Sternentstehung gibt“, sagte Co- Hauptautor Dr. Francesco D’Eugenio vom Kavli Institute of Cosmology, Cambridge.
„Bis Webb waren wir jedoch nicht in der Lage, diese Galaxie detailliert genug zu untersuchen, um diesen Zusammenhang zu bestätigen, und wir wissen nicht, ob dieser Zustand des Aussterbens vorübergehend oder dauerhaft ist. »
Diese Galaxie, die offiziell den Namen GS-10578 trägt, aber nach dem Namen des Kollegen, der sie im Detail beobachtete, den Spitznamen „Pablos Galaxie“ trägt, ist für einen so alten Zeitraum im Universum massiv: Ihre Gesamtmasse beträgt etwa das 200-Milliarden-fache der Masse von Unsere Sonne und die meisten ihrer Sterne entstanden vor 12,5 bis 11,5 Milliarden Jahren.
„Im frühen Universum bildeten die meisten Galaxien viele Sterne. Daher ist es interessant, zu diesem Zeitpunkt eine so massereiche tote Galaxie zu sehen“, sagte Professor Roberto Maiolino, Mitautor der Studie und Mitglied des Kavli-Instituts für Kosmologie. „Wenn es genug Zeit gehabt hätte, zu dieser gewaltigen Größe heranzuwachsen, wäre der Prozess, der die Sternentstehung stoppte, wahrscheinlich relativ schnell vonstatten gegangen. »
Mithilfe von Webb stellten Forscher fest, dass diese Galaxie große Mengen Gas mit einer Geschwindigkeit von etwa 1.000 Kilometern pro Sekunde ausstößt, was schnell genug ist, um der Anziehungskraft der Galaxie zu entkommen. Diese schnellen Winde werden vom Schwarzen Loch aus der Galaxie „verdrängt“.
Wie andere Galaxien, die akkretierende Schwarze Löcher enthalten, wird die „Pablo-Galaxie“ von schnellen Winden aus heißem Gas durchzogen, aber diese Gaswolken sind dünn und haben eine geringe Masse. Webb entdeckte das Vorhandensein einer neuen Windkomponente, die mit früheren Teleskopen nicht beobachtet werden konnte. Dieses Gas ist kälter, also dichter und strahlt vor allem kein Licht ab. Mit seiner überlegenen Empfindlichkeit kann Webb diese dunklen Gaswolken sehen, weil sie einen Teil des Lichts der dahinter liegenden Galaxie blockieren.
Die aus der Galaxie ausgestoßene Gasmasse ist größer, als die Galaxie benötigen würde, um weiterhin neue Sterne zu bilden. Im Wesentlichen hungert das Schwarze Loch die Galaxie aus, bis sie stirbt.
„Wir haben den Täter gefunden“, sagte D’Eugenio. „Das Schwarze Loch tötet diese Galaxie und hält sie inaktiv, wodurch die ‚Nahrungsquelle‘, die die Galaxie benötigt, um neue Sterne zu bilden, abgeschnitten wird.“ »
Obwohl frühere theoretische Modelle vorhersagten, dass Schwarze Löcher diesen Effekt auf Galaxien haben, war es vor Webb nicht möglich, diesen Effekt direkt nachzuweisen.
Frühere Modelle sagten voraus, dass das Ende der Sternentstehung heftige und turbulente Auswirkungen auf Galaxien haben und dabei ihre Form zerstören würde. Aber die Sterne in dieser scheibenförmigen Galaxie bewegen sich immer in geordneter Weise, was darauf hindeutet, dass dies nicht immer der Fall ist.
„Wir wussten, dass Schwarze Löcher einen enormen Einfluss auf Galaxien haben und dass sie möglicherweise häufig die Sternentstehung stoppen, aber bis Webb konnten wir dies nicht direkt bestätigen“, sagte Maiolino. „Webb stellt einen riesigen Fortschritt in Bezug auf unsere Fähigkeit dar, das frühe Universum und seine Entwicklung zu untersuchen. »
Neue Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter-Submillilimiter Array (ALMA), das auf die kältesten und dunkelsten Gaskomponenten der Galaxie zielt, werden uns mehr darüber verraten, ob und wo in dieser Galaxie noch Treibstoff für die Sternentstehung verborgen ist und was der ist Wirkung des supermassiven Schwarzen Lochs in der Region um die Galaxie.
Weitere Informationen:
Eine schnell rotierende Post-Starburst-Galaxie, die durch die Rückkopplung eines supermassiven Schwarzen Lochs bei z=3 ausgelöscht wird. Natürliche Astronomie (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02345-1. www.nature.com/articles/s41550-024-02345-1
Bereitgestellt von der University of Cambridge
Zitat: Astronomen entdecken, dass ein Schwarzes Loch seine Heimatgalaxie „aushungert“ (2024, 16. September), abgerufen am 16. September 2024 von https://phys.org/news/2024-09-astronomers-black-hole-starving-host.html
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