Aus einer Pressemitteilung der NASA:
Eine neue Studie des Chandra X-ray Observatory der NASA zeigt Wissenschaftlern, wie oft die größten Schwarzen Löcher in den letzten Milliarden Jahren aktiv waren. Diese Entdeckung verdeutlicht, wie supermassereiche Schwarze Löcher wachsen und könnte Auswirkungen darauf haben, wie sich das riesige Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße in Zukunft verhalten wird.
Es wird angenommen, dass die meisten Galaxien, einschließlich unserer eigenen, supermassereiche Schwarze Löcher in ihren Zentren enthalten, deren Massen von Millionen bis zum Milliardenfachen der Masse der Sonne reichen. Aus Gründen, die nicht vollständig verstanden wurden, haben Astronomen festgestellt, dass diese Schwarzen Löcher eine Vielzahl von Aktivitätsniveaus aufweisen: von ruhend über nur träge bis praktisch hyperaktiv.
Die lebhaftesten supermassiven Schwarzen Löcher produzieren sogenannte „aktive galaktische Kerne“ oder AGN, indem sie große Mengen Gas ansaugen. Dieses Gas erwärmt sich beim Einfallen und leuchtet im Röntgenlicht hell.
"Wir haben festgestellt, dass nur etwa ein Prozent der Galaxien mit Massen, die der Milchstraße ähnlich sind, in ihrer aktivsten Phase supermassereiche Schwarze Löcher enthalten", sagte Daryl Haggard von der University of Washington in Seattle, WA, und der Northwestern University in Evanston, IL , der die Studie leitete. "Der Versuch herauszufinden, wie viele dieser Schwarzen Löcher zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiv sind, ist wichtig, um zu verstehen, wie Schwarze Löcher in Galaxien wachsen und wie dieses Wachstum von ihrer Umgebung beeinflusst wird."
Diese Studie umfasst eine Umfrage namens Chandra Multiwavelength Project (ChaMP), die 30 Quadratgrad am Himmel abdeckt, die größte Himmelsfläche aller bisherigen Chandra-Umfragen. Durch die Kombination von Chandras Röntgenbildern mit optischen Bildern aus dem Sloan Digital Sky Survey wurden etwa 100.000 Galaxien analysiert. Von diesen waren etwa 1.600 röntgenhell, was auf eine mögliche AGN-Aktivität hinweist.
Nur Galaxien, die bis zu 1,6 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt sind, konnten sinnvoll mit der Milchstraße verglichen werden, obwohl auch Galaxien mit einer Entfernung von bis zu 6,3 Milliarden Lichtjahren untersucht wurden. Es wurden hauptsächlich isolierte oder "Feld" -Galaxien eingeschlossen, keine Galaxien in Clustern oder Gruppen.
"Dies ist die erste direkte Bestimmung des Anteils von Feldgalaxien im lokalen Universum, die aktive supermassive Schwarze Löcher enthalten", sagte Co-Autor Paul Green vom Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik in Cambridge, MA. "Wir möchten wissen, wie oft diese riesigen schwarzen Löcher aufflammen, da sie dann einen großen Wachstumsschub durchlaufen."
Ein wichtiges Ziel der Astronomen ist es zu verstehen, wie sich die AGN-Aktivität auf das Wachstum von Galaxien ausgewirkt hat. Eine bemerkenswerte Korrelation zwischen der Masse der riesigen Schwarzen Löcher und der Masse der zentralen Regionen ihrer Wirtsgalaxie legt nahe, dass das Wachstum von supermassiven Schwarzen Löchern und ihren Wirtsgalaxien stark miteinander verbunden ist. Die Bestimmung des AGN-Anteils im lokalen Universum ist entscheidend für die Modellierung dieses parallelen Wachstums.
Ein Ergebnis dieser Studie ist, dass der Anteil der Galaxien, die AGN enthalten, von der Masse der Galaxie abhängt. Die massereichsten Galaxien beherbergen am wahrscheinlichsten AGN, während Galaxien, die nur etwa ein Zehntel so massereich sind wie die Milchstraße, eine etwa zehnmal geringere Wahrscheinlichkeit haben, ein AGN zu enthalten.
Ein weiteres Ergebnis ist, dass eine allmähliche Abnahme der AGN-Fraktion mit der kosmischen Zeit seit dem Urknall zu beobachten ist, was die Arbeit anderer bestätigt. Dies impliziert, dass sich entweder die Kraftstoffzufuhr oder der Kraftstoffmechanismus für die Schwarzen Löcher mit der Zeit ändert.
Die Studie hat auch wichtige Implikationen für das Verständnis, wie die Nachbarschaften von Galaxien das Wachstum ihrer Schwarzen Löcher beeinflussen, da festgestellt wurde, dass der AGN-Anteil für Feldgalaxien nicht von dem für Galaxien in dichten Clustern zu unterscheiden ist.
"Es scheint, dass wirklich aktive Schwarze Löcher selten, aber nicht asozial sind", sagte Haggard. "Dies war für einige eine Überraschung, könnte aber wichtige Hinweise darauf geben, wie sich die Umwelt auf das Wachstum von Schwarzen Löchern auswirkt."
Es ist möglich, dass sich die AGN-Fraktion in beiden Clustern und auf dem Feld mit der kosmischen Zeit entwickelt hat, jedoch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Wenn die AGN-Fraktion in Clustern höher anfing als bei Feldgalaxien - wie einige Ergebnisse angedeutet haben - und dann schneller abnahm, wäre die Clusterfraktion irgendwann ungefähr gleich der Feldfraktion. Dies könnte erklären, was im lokalen Universum gesehen wird.
Die Milchstraße enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch, das als Schütze A * (kurz Sgr A *) bekannt ist. Obwohl Astronomen im Laufe der Jahre einige Aktivitäten von Sgr A * mit Chandra und anderen Teleskopen beobachtet haben, war diese auf einem sehr niedrigen Niveau. Wenn die Milchstraße den Trends der ChaMP-Umfrage folgt, sollte Sgr A * für etwa 1% der verbleibenden Lebensdauer der Sonne in Röntgenstrahlen etwa eine Milliarde Mal heller sein. Solche Aktivitäten dürften in der fernen Vergangenheit viel häufiger gewesen sein.
Wenn Sgr A * ein AGN werden würde, wäre dies keine Bedrohung für das Leben hier auf der Erde, aber es würde eine spektakuläre Show bei Röntgen- und Radiowellenlängen geben. Alle Planeten, die sich viel näher am Zentrum der Galaxie oder direkt in der Schusslinie befinden, würden jedoch große und möglicherweise schädliche Mengen an Strahlung erhalten.
Diese Ergebnisse wurden in der 10. November-Ausgabe des Astrophysical Journal veröffentlicht. Weitere Mitautoren des Papiers waren Scott Anderson von der University of Washington, Anca Constantin von der James Madison University, Tom Aldcroft und Dong-Woo Kim vom Harvard-Smithsonian Center für Astrophysik sowie Wayne Barkhouse von der University of North Dakota.
