Quasare gehören zu den hellsten Objekten im Universum. Die hellsten sind so leuchtend, dass sie eine Billion Sterne überstrahlen. Aber warum? Und was sagt uns ihre Helligkeit über die Galaxien, die sie beherbergen?
Um diese Frage zu beantworten, hat eine Gruppe von Astronomen noch einmal 28 der hellsten und nächsten Quasare untersucht. Aber um ihre Arbeit zu verstehen, müssen wir ein wenig zurückverfolgen, beginnend mit supermassiven Schwarzen Löchern.
ZU supermassives Schwarzes Loch (SMBH) ist ein Schwarzes Loch mit mehr als einer Million Sonnenmassen. Sie können auch viel größer sein; bis zu Milliarden Sonnenmassen. Eine dieser Wesenheiten befindet sich im Zentrum der meisten Galaxien, mit Ausnahme von Zwerggalaxien und dergleichen.
Sie sind das Ergebnis des Gravitationskollapses eines massereichen Sterns und nehmen einen kugelförmigen Raum ein, aus dem nichts, nicht einmal Licht, entweichen kann.
Die Milchstraße hat eines dieser SMBHs. Es heißt Schütze A-Stern (Sgr A*) und es sind ungefähr 2,6 Millionen Sonnenmassen. Aber Sgr A* ist für einen SMBH eher behäbig. Andere SMBHs sind viel aktiver und werden als aktive galaktische Kerne (AGN) bezeichnet.
In einem (n AGN , das Schwarze Loch akkretiert aktiv Materie und bildet einen Gastorus, der sich erwärmt. Dabei sendet das Gas elektromagnetische Strahlung aus, die wir sehen können. AGNs können Strahlung im gesamten elektromagnetischen Spektrum emittieren.
Künstlerische Darstellung von ULAS J1120+0641, einem sehr weit entfernten Quasar, der von einem Schwarzen Loch mit einer zwei Milliarden Sonnenmasse angetriebenen Masse angetrieben wird. Quasare sind die stärksten aktiven galaktischen Kerne. Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser
Es gibt Unterklassen von AGNs, und eine neue Studie konzentrierte sich auf eine dieser Unterklassen, die Quasare genannt werden. EIN Quasar ist die stärkste Art von AGN, und sie können mit dem Licht von einer Billion Sonnen leuchten. Aber einige dieser Quasare sind hinter ihrem eigenen Torus versteckt, der unsere Sicht versperrt. In Studien von Quasaren werden diese ignoriert oder weggelassen, weil sie schwer zu erkennen sind.
Aber das schafft ein Problem, denn wenn wir sie aus der Population der Quasare weglassen, könnten wir etwas verpassen. Es bedeutet auch, dass eine der zentralen Fragen rund um Quasare möglicherweise nicht richtig angegangen wird.
Die Frage ist wirklich vielschichtig: Werden diese extrem hellen AGN durch mäßige Akkretion auf extrem massereiche Schwarze Löcher angetrieben? Oder werden sie durch extreme Akkretion auf massereichere Schwarze Löcher angetrieben? Oder vielleicht passiert etwas anderes. Werden sie von einer Wirtsgalaxie angetrieben, die von einer sternbildenden Galaxie zu etwas ruhigerem wie einer elliptischen Galaxie übergeht? Durch das Ignorieren oder Weglassen der schwer zu erkennenden Quasare wird es schwierig, Antworten zu finden.
Swifts Hard X-ray Survey bietet die erste unvoreingenommene Zählung aktiver galaktischer Kerne seit Jahrzehnten. Dichte Staub- und Gaswolken, wie hier dargestellt, können weniger energiereiche Strahlung vom zentralen Schwarzen Loch einer aktiven Galaxie verdecken. Hochenergetische Röntgenstrahlen können jedoch leicht passieren. Bildnachweis: ESA/NASA/AVO/Paolo Padovani
Ein Team von Astronomen untersuchte 28 AGN, die sich in der Nähe befanden und zu den hellsten gehörten. Die meisten von ihnen waren zufällig dabei elliptische Galaxien . Das einzige Kriterium für ihre Auswahl war die intensive Aktivität in ihren Kernen. Ihre Funkemissionen umfassen Faktoren von Zehntausenden, und auch ihre Massen decken einen weiten Bereich ab. Die Astronomen wollten herausfinden, ob diese hellen AGN noch andere charakteristische Eigenschaften haben, die sie von verdunkelten AGN mit geringerer Leuchtkraft unterscheiden würden.
Was haben sie gefunden?
Es gibt einige faszinierende und überraschende Ergebnisse in dieser Studie. Einige der Ergebnisse scheinen mit anderen Studien übereinzustimmen, während andere gegen den Strich gehen.
- Das Team hat nicht Bilder für alle Wirtsgalaxien in seiner Studie, aber die Bilder, von denen es Bilder hat, sind alle elliptischen Galaxien oder zumindest von Bulge dominierte Morphologien. Dies steht im Gegensatz zu anderen Studien zu Quasaren mit geringerer Leuchtkraft und auch zu der Erwartung, dass zumindest einige der 28 Wirtsgalaxien Spiralen sind.
- Die Wirtsgalaxien umfassen einen ziemlich breiten Massenbereich mit einer relativ hohen Massenkonzentration. Diese höheren Massen und die hohe Leuchtkraft fallen mit der Umwandlung aktiver sternbildender Galaxien in ruhigere, sphäroide Galaxien zusammen.
- In den 28 gewählten AGN gibt es eine große Vielfalt an Funkemissionen, was bedeutet, dass es keine „klaren und robusten definierenden Merkmale für unsere Art von Quellen“ gibt, wie sie in ihrem Fazit sagen.
- Der Bereich der Röntgenleuchtkraft und der Massen von Schwarzen Löchern kann den großen Bereich der Radiowellenleuchtkraft nicht erklären.
- Die hellsten und dunkelsten Quellen in der Probe werden weder von Schwarzen Löchern geringer Masse mit hohen Akkretionsraten noch von Schwarzen Löchern großer Masse mit niedrigeren Akkretionsraten gespeist.
Am Ende ihrer Arbeit fassen die Autoren ihre Ergebnisse zusammen, und es scheint, dass es zumindest im Moment keine klare Erklärung für diese leuchtendsten Quasare gibt, die mit dem Licht einer Billion Sterne leuchten.
„Wir stellen fest, dass unsere Stichprobe von einigen der hellsten verdunkelten AGN in BASS/DR1 keine charakteristischen Eigenschaften in Bezug auf ihre Schwarzen Lochmassen aufweist, Eddington-Verhältnisse , und/oder Sternmassen ihrer Wirtsgalaxien.“
Sie weisen auch darauf hin, dass die Wirtsgalaxien meistens alle elliptisch sind, ein überraschender Fund. Wenn dieser Befund von anderen Forschern bestätigt werden kann, „… könnte er indirekte Beweise für die populäre Idee liefern, dass Epochen intensiven SMBH-Wachstums mit der Umwandlung von Galaxien von (sternbildenden) Scheiben zu (gelöschten) elliptischen Galaxien verbunden sind ( dh durch große Fusionen).“
Hinter dieser Studie stehen 21 Forscher, darunter das Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics, die Universität Tel-Aviv, die Universität Kyoto, das JPL, das Naval Observatory, die ESO und viele andere. Die Daten für ihre Studie stammen aus der 70-monatigen Swift/BAT-All-Sky-Durchmusterung und mit Beobachtungen mit den Keck-, VLT- und Palomar-Observatorien. Die Studie trägt den Titel „ BVT AGN Spektroskopische Untersuchung – XIII. Die Natur des hellsten verdunkelten AGN im Universum mit niedriger Rotverschiebung .“ Es wird in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.
Mehr:
- Pressemitteilung: Die Natur verdeckter aktiver galaktischer Kerne
- Forschungsbericht: BVT AGN Spektroskopische Untersuchung – XIII. Die Natur des hellsten verdunkelten AGN im Universum mit niedriger Rotverschiebung
- Universum heute: Wie können Schwarze Löcher leuchten?
