schlechte Astronomie | Astronomen verbinden supermassereiche Schwarze Löcher und reduzieren die Geburt von Sternen

Eine neue Studie, die archivierte astronomische Beobachtungen im gesamten elektromagnetischen Spektrum verwendet, ist zu einem überraschenden und etwas beunruhigenden Ergebnis gekommen: Supermassive Schwarze Löcher in den Zentren vieler Galaxien haben die Sternentstehung möglicherweise schon früh nach der Entstehung dieser Galaxien gestoppt und sie effektiv getötet.

Ganz allgemein gesagt, wenn wir uns heute im nahen Universum umsehen, sehen wir zwei Arten von Galaxien: Galaxien, die noch Sterne erzeugen, wie die Milchstraße, und Galaxien, die keine Sterne bilden. Viele dieser Galaxien sind elliptische Galaxien: baumwollartige Galaxien, die viele Sterne enthalten, aber fast kein Gas und keinen Staub, der der Rohbrennstoff für die Herstellung von Sternen ist. Tatsächlich sind die Sterne in diesen Galaxien sehr alt, was darauf hindeutet, dass die Galaxien schon früh Sterne gemacht haben, dann aber aus irgendeinem Grund aufgehört haben.

Massereiche Sterne sind leuchtend und blau und leben nicht lange, daher neigen sternbildende Galaxien dazu, blauer zu sein. Galaxien mit älteren Sternen erscheinen röter, deshalb nennen wir sie “rot und tot” – eine anthropomorphe Tendenz, wenn auch nicht schlimm, sternbildende Galaxien sind immer noch “lebendig”.

aber warum? Was hat die Entstehung von Sternen in diesen roten und toten Galaxien verhindert?

Wir haben lange vermutet, dass unter anderem Schwarze Löcher sein könnten. Alle großen Galaxien haben in ihren Zentren supermassereiche Schwarze Löcher, die Millionen oder sogar Milliarden Mal die Masse der Sonne haben. Wir wissen nicht genau, wie es so groß wird, was derzeit eines der größten Rätsel in der Kosmologie ist. Aber wir wissen, dass sie sich wie rasende Feinschmecker ernähren mussten und Sachen mit wilden Raten verschlangen.

Wenn dieses Material in Richtung des Zentrums der Galaxie fällt, sammelt es sich um das Schwarze Loch herum und wird extrem heiß. Dies erzeugt starke Winde aus subatomaren Teilchen, die mit enormer Geschwindigkeit vom Schwarzen Loch wegströmen können, mit genügend Schwung nach außen, um die Materie zu sprengen, die das Schwarze Loch speist. Wenn es stark genug ist, kann es tatsächlich Gas vollständig aus der Galaxie blasen und die Sternentstehung stoppen.

Sterben manche Galaxien deshalb so früh?

Um dies herauszufinden, betrachteten Astronomen Beobachtungen des fernen Universums mit einer Vielzahl von Teleskopen und untersuchten sichtbares, infrarotes, Radio- und Röntgenlicht. [link to paper]. Sie teilten Galaxien in zwei Gruppen ein: Galaxien mit aktiver Sternentstehung und Galaxien, die ruhig waren. Die Sternentstehung erzeugt viel ultraviolettes Licht, das für sehr weit entfernte Galaxien in den sichtbaren und infraroten Bereich rotverschoben ist. Daher ist die Suche nach Galaxien, die bei diesen Wellenlängen hell sind, eine gute Möglichkeit, sie von Galaxien zu unterscheiden, die zu diesem Zeitpunkt möglicherweise bereits im Sterben lagen und keine Sterne produzieren Sterne.

Die aktive Fütterung von Schwarzen Löchern führt zu einer Menge Röntgenstrahlen und Radiowellen, sodass sie sich später diesen Beobachtungen zuwandten. Aber sie stießen auf ein Problem: Ruhige Galaxien produzieren nicht viel von dieser Art von Licht, und sie tauchen nicht in Vermessungen auf.

Also taten sie etwas Cleveres: Sie kannten die Standorte dieser Galaxien aus anderen Beobachtungen, also gingen sie zu Radio- und Röntgenuntersuchungen und schauten, wie hell dieser Punkt in jeder dieser Galaxien war. Dann fügten sie all diese Beobachtungen zusammen, um eine “durchschnittliche” Galaxie zu erstellen, und verwendeten diese, um die beiden Gruppen zu vergleichen.

Wie funktioniert das? Eine einzelne Galaxie erzeugt nicht genug Röntgenstrahlen, um sie statistisch vom Hintergrundrauschen zu unterscheiden, es sind nur zufällige Röntgenstrahlen, die auf den Detektor treffen. Aber wenn Sie viele von ihnen zusammenzählen, sammeln sie im Durchschnitt Röntgenstrahlen in der Galaxie an, während Hintergrund-Röntgenstrahlen dies nicht tun. Es ist ein bisschen so, als würde man eine Münze mehrmals werfen und mehr Kopf als Zahl bekommen; Ist das statistisch signifikant? höchst wahrscheinlich nicht; Sie müssen es zehn- und hundertmal umdrehen, bis das Kopf-gegen-Zahl-Signal auf dem zufälligen Rauschen einzelner Schwankungen wächst.

Als sie dies mit Röntgenstrahlen und Radiobeobachtungen taten, stellten sie fest, dass diese fernen Galaxien tatsächlich Röntgenstrahlen und Radiowellen aussendeten, und mehr, als man von typischen Prozessen in dieser Galaxie erwarten würde – viele Objekte emittieren diese Art von Licht, das berechnet werden kann. Das bedeutet, dass diese Galaxien schwarze Löcher haben, die Materie verschlingen, was wir aktive Galaxien nennen.

Fazit? Aktive Galaxien mit wachsenden Schwarzen Löchern produzierten eher ruhende Galaxien als Galaxien mit Schwarzen Löchern, die sich nicht ernährten. Mit anderen Worten, aktive Schwarze Löcher scheinen im Durchschnitt die Sternentstehung in Wirtsgalaxien zu ersticken, ein Prozess, den Astronomen Abkühlung nennen.

Schwarze Löcher töten Wirtsgalaxien.

Auch dies ist im Durchschnitt der Fall. Sie mussten Signale von vielen Galaxien sammeln, um zu diesem Schluss zu kommen. Und während sie wahrscheinlich Recht haben – und darauf würde ich mit Sicherheit wetten – löscht der Durchschnitt die Details aus. Dies ist also eine nützliche allgemeine Schlussfolgerung für Klassen von Galaxien, aber sie gilt möglicherweise nicht für einzelne Galaxien. Einige aktive Galaxien produzieren möglicherweise immer noch Sterne, und einige mit ruhenden Schwarzen Löchern sind möglicherweise gestorben. Die einzige Möglichkeit, dies zu umgehen, besteht darin, tiefere Untersuchungen durchzuführen oder einzelne Galaxien genauer zu betrachten, um die Schwankungen jeder einzelnen Galaxie besser in den Griff zu bekommen.

Dies wird Astronomen definitiv zu denken geben. Supermassive Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien wirken sich sicherlich auf die Wirtsgalaxien im Allgemeinen aus; Das wissen wir seit Jahrzehnten. Wir vermuteten, dass Winde von Schwarzen Löchern sie auslöschen könnten, aber jetzt gibt es gute Beweise dafür. Diese neue Arbeit könnte neue Wege eröffnen, um diesen Effekt zu betrachten, und versuchen zu verstehen, warum einige Galaxien heute gedeihen, wie unsere Milchstraße, und andere nicht so viel Glück haben.

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