Supermassereiche Schwarze Löcher, die im frühen Universum in sterbenden Galaxien entdeckt wurden

Die COSMOS-Durchmusterungsregion ist von Bildern von Galaxien umgeben, die in dieser Studie verwendet wurden. In diesen Galaxien hörte die Sternentstehung vor etwa 10 Milliarden Jahren auf. (Falschfarben-Kompositbilder, die Daten vom Subaru- und Vesta-Teleskop sammeln.) Kredit: NAOJ

Ein internationales Team von Astronomen nutzte eine Datenbank, die Beobachtungen der weltbesten Teleskope, einschließlich des Subaru-Teleskops, kombiniert, um das Signal von aktiven, supermassiven Schwarzen Löchern sterbender Galaxien im frühen Universum zu entdecken. Die Entstehung dieser aktiven supermassereichen Schwarzen Löcher ist mit Veränderungen in der Wirtsgalaxie verbunden, was darauf hindeutet, dass ein Schwarzes Loch weitreichende Auswirkungen auf die Entwicklung seiner Wirtsgalaxie haben kann.

Die Milchstraße enthält Sterne unterschiedlichen Alters, einschließlich Sternen, die sich noch bilden. Aber in Galaxien, die als elliptische Galaxien bekannt sind, sind alle Sterne alt und ungefähr gleich alt. Dies weist darauf hin, dass elliptische Galaxien früh in ihrer Geschichte eine Periode üppiger Sternentstehung hatten, die abrupt endete. Warum diese Sternentstehung in einigen Galaxien aufhörte, in anderen jedoch nicht, ist nicht gut verstanden. Eine Möglichkeit ist, dass das supermassive Schwarze Loch Gas in einigen Galaxien stört und eine Umgebung schafft, die für die Sternentstehung ungeeignet ist.

Um diese Theorie zu testen, betrachten Astronomen ferne Galaxien. Aufgrund der begrenzten Lichtgeschwindigkeit braucht Licht Zeit, um durch das Vakuum des Weltraums zu reisen. Das Licht, das wir von einem 10 Milliarden Lichtjahre entfernten Objekt sehen, müsste 10 Milliarden Jahre zurücklegen, um die Erde zu erreichen. Das Licht, das wir heute sehen, zeigt also, wie die Galaxie aussah, als das Licht diese Galaxie vor 10 Milliarden Jahren verließ. Der Blick auf ferne Galaxien ist also wie ein Blick in die Vergangenheit. Aber die Überlappungsentfernung bedeutet auch, dass entfernte Galaxien schwächer erscheinen, was das Studium erschwert.

Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, nutzte ein internationales Team unter der Leitung von Kei Ito bei SOKENDAI in Japan den Cosmic Evolution Survey (COSMOS), um 9,5 bis 12,5 Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxien zu untersuchen. COSMOS kombiniert Daten, die von den weltweit führenden Teleskopen erfasst wurden, darunter das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) und das Subaru-Teleskop. COSMOS umfasst Radiowellen, Infrarotlicht, sichtbares Licht und Röntgendaten.

Zum ersten Mal verwendete das Team optische und infrarote Daten, um zwei Gruppen von Galaxien zu identifizieren: solche mit laufender Sternentstehung und solche, in denen die Sternentstehung aufgehört hat. Das Signal-Rausch-Verhältnis in den Röntgen- und Radiowellendaten war zu schwach, um einzelne Galaxien zu identifizieren. Also kombinierte das Team Daten aus verschiedenen Galaxien, um Bilder von “durchschnittlichen” Galaxien mit höherem Signal-Rausch-Verhältnis zu erstellen. In den Zwischenbildern bestätigte das Team sowohl Röntgen- als auch Radioemissionen von Galaxien ohne Sternentstehung.

Dies ist das erste Mal, dass eine solche Emission für entfernte Galaxien entdeckt wurde, die mehr als 10 Milliarden Lichtjahre entfernt sind. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse, dass Röntgenstrahlen und Radioemissionen zu stark sind, um allein durch Sterne in der Galaxie erklärt zu werden, was auf das Vorhandensein eines aktiven supermassereichen Schwarzen Lochs hinweist. Dieses Signal der Aktivität von Schwarzen Löchern ist schwächer für Galaxien, in denen die Sternentstehung im Gange ist.

Diese Ergebnisse wurden in veröffentlicht Astrophysikalische Zeitschriftwurde festgestellt, dass das plötzliche Ende der Sternentstehung im frühen Universum mit einer erhöhten Aktivität des supermassiven Schwarzen Lochs verbunden ist. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die Details der Beziehung zu bestimmen.


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Mehr Informationen:
Kei Ito et al., COSMOS2020: Ubiquitous active galactic nuclei activity for quiescent massive galaxies in 0 Astrophysical Journal (2022). DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ac5aaf

Eingereicht vom Japan National Astronomical Observatory

das Zitat: Supermassereiche Schwarze Löcher in sterbenden Galaxien im frühen Universum entdeckt (2022, 27. Mai) Abgerufen am 28. Mai 2022 von https://phys.org/news/2022-05-supermassive-black-holes-dying-galaxies.html

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