In den 1960er Jahren entdeckten Wissenschaftler eine massive Radioquelle (bekannt als Schütze A* ) im Zentrum der Milchstraße, die sich später als a . herausstellte Supermassive Schwarze Löcher (SMBH). Seitdem haben sie erfahren, dass sich diese SMBHs im Zentrum der meisten massereichen Galaxien befinden. Das Vorhandensein dieser Schwarzen Löcher ermöglicht es den Zentren dieser Galaxien auch, eine überdurchschnittliche Leuchtkraft zu haben – auch bekannt als. Aktive galaktische Kerne (AGN).
In den letzten Jahren haben Astronomen auch schnelle molekulare Ausflüsse beobachtet, die von AGNs ausgehen, was sie verwirrt hat. Zum einen war es ein Rätsel, wie Teilchen die Hitze und Energie des Ausflusses eines Schwarzen Lochs überleben können. Aber laut einer neuen Studie von Forschern aus Nordwestliche Universität , diese Moleküle wurden tatsächlich in den Winden selbst geboren. Diese Theorie kann helfen zu erklären, wie Sterne in extremen Umgebungen entstehen.
Die Studie ist kürzlich erschienen inDie monatlichen Mitteilungen der Royal Astronomical Societyunter dem Titel ' Der Ursprung schneller molekularer Ausflüsse in Quasaren: Molekülbildung in AGN-getriebenen galaktischen Winden .“ Die Studie wurde durchgeführt vonLindheimer Postdoktorand Alexander J. Richings und AssistenzprofessorClaude-André Faucher-Giguère von der Northwestern University Zentrum für interdisziplinäre Forschung und Exploration in der Astrophysik (CIERA) .
Künstlerische Darstellung des Windes eines Schwarzen Lochs, der galaktisches Gas wegfegt. Bildnachweis: ESA
Für ihre Studie entwickelte Richings den allerersten Computercode, der die detaillierten chemischen Prozesse in interstellarem Gas modellieren kann, die durch die wachsende Strahlung eines SMBH beschleunigt werden. Inzwischen hat Claude-André Faucher-Giguère seine Expertise eingebracht, nachdem er seine Karriere damit verbracht hatte, die Entstehung und Entwicklung von Galaxien zu studieren. Wie Richings in einem Northwestern Pressemitteilung :
„Wenn ein Schwarzer-Loch-Wind Gas aus seiner Wirtsgalaxie aufwirbelt, wird das Gas auf hohe Temperaturen erhitzt, die alle vorhandenen Moleküle zerstören. Durch die Modellierung der Molekülchemie in Computersimulationen von Winden von Schwarzen Löchern haben wir herausgefunden, dass dieses mitgerissene Gas anschließend abkühlen und neue Moleküle bilden kann.“
Die Existenz von energetischen Abflüssen aus SMBHs wurde erstmals bestätigt im Jahr 2015 , als Forscher die ESAs verwendeten Weltraumobservatorium Herschel und Daten aus Japan/USA Suzaku-Satellit um das AGN einer Galaxie namens IRAS F11119+3257 zu beobachten. Sie stellten fest, dass solche Ausflüsse dafür verantwortlich sind, Galaxien ihr interstellares Gas zu entziehen, was eine hemmende Wirkung auf die Bildung neuer Sterne hat und zu „roten und toten“ elliptischen Galaxien führen kann.
Das wurde weiterverfolgt im Jahr 2017 mit Beobachtungen, die darauf hindeuteten, dass sich in diesen Ausflüssen sich schnell bewegende neue Sterne bildeten, was Astronomen aufgrund der extremen Bedingungen in ihnen zuvor für unmöglich hielten. Durch die Theorie, dass diese Teilchen tatsächlich das Produkt von Winden schwarzer Löcher sind, Richings undFaucher-Giguère haben es geschafft, die durch diese früheren Beobachtungen aufgeworfenen Fragen zu beantworten.
Künstlerisches Konzept von Sagittarius A, dem supermassiven Schwarzen Loch im Zentrum unserer Galaxie. Bildnachweis: NASA/JPL
Im Wesentlichen hilft ihre Theorie dabei, in der Vergangenheit gemachte Vorhersagen zu erklären, die auf den ersten Blick widersprüchlich erschienen. Einerseits bestätigt es die Vorhersage, dass Winde von Schwarzen Löchern Moleküle zerstören, mit denen sie kollidieren. Es sagt jedoch auch voraus, dass in diesen Winden neue Moleküle gebildet werden – darunter Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Wasser –, die neue Sterne gebären können. Als Faucher-Giguère erklärt :
„Dies ist das erste Mal, dass der Molekülbildungsprozess vollständig simuliert wurde, und aus unserer Sicht ist dies eine sehr überzeugende Erklärung für die Beobachtung, dass Moleküle in supermassiven Schwarzen Lochwinden allgegenwärtig sind, was eine der wichtigsten herausragenden Eigenschaften war.“ Probleme im Feld.'
Richings und Faucher-Giguère freuen sich auf den Tag, an dem ihre Theorie durch Missionen der nächsten Generation bestätigt werden kann. Sie sagen voraus, dass neue Moleküle, die durch Ausflüsse von Schwarzen Löchern gebildet werden, im Infrarotbereich heller sein würden als bereits existierende Moleküle. Also, wenn die James Webb Weltraumteleskop im Frühjahr 2019 ins All geht, wird es diese Abflüsse mit seinen fortschrittlichen IR-Instrumenten detailliert abbilden können.
Eines der aufregendsten Dinge in der gegenwärtigen Ära der Astronomie ist die Art und Weise, wie neue Entdeckungen jahrzehntealte Geheimnisse beleuchten. Aber wenn diese Entdeckungen zu Theorien führen, die Symmetrie zu dem bieten, was einst als unpassende Beweisstücke galt, wird es besonders spannend. Im Grunde lässt es uns wissen, dass wir uns einem besseren Verständnis unseres Universums nähern!
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