Im Jahr 1974 entdeckten Astronomen eine massive Quelle von Radiowellenemissionen, die aus dem Zentrum unserer Galaxie kamen. Innerhalb weniger Jahrzehnte wurde festgestellt, dass die Radiowellenquelle einem besonders großen, sich drehenden Schwarzen Loch entsprach. Dieses spezielle Schwarze Loch, das als Schütze A bekannt ist, ist so groß, dass nur die Bezeichnung 'supermassiv' ausreichen würde. Seit ihrer Entdeckung sind Astronomen zu dem Schluss gekommen, dass supermassive Schwarze Löcher (SMBHs) im Zentrum fast aller bekannten massereichen Galaxien liegen.
Aber dank einer kürzlich durchgeführten Radioaufnahme eines Forscherteams der Universität von Kapstadt und Universität des Westkaps , in Südafrika, wurde ferner festgestellt, dass in einer Region des fernen Universums die SMBHs alle Radiojets in die gleiche Richtung drehen. Dieser Befund, der eine Ausrichtung der Galaxienstrahlen über einem großen Raumvolumen zeigt, ist der erste seiner Art und könnte uns viel über das frühe Universum sagen.
Diese Untersuchung, die kürzlich in der Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society , wurde dank einer dreijährigen Deep-Radio-Imaging-Untersuchung ermöglicht, die von der Riesenmeterwellen-Radioteleskop (GMRT) in Indien. Nach der Untersuchung der Radiowellen, die aus einer Region des Weltraums namens ELAIS-N1 kamen, stellte das südafrikanische Forschungsteam fest, dass die von diesen Galaxien produzierten Jets alle aufeinander ausgerichtet waren.
Künstlerische Darstellung eines supermassiven Schwarzen Lochs. Bildnachweis: NRAO
Dieser Befund konnte nur erklärt werden, indem man wagte, dass sich die SMBHs, die sie erzeugten, alle in die gleiche Richtung drehten, was wiederum etwas ziemlich Interessantes darüber offenbart, wie diese Schwarzen Löcher entstanden sind. Im Wesentlichen ist der einzig wahrscheinliche Grund, warum sich mehrere SMBHs über ein großes Raumvolumen in dieselbe Richtung drehen könnten, wenn sie das Ergebnis ursprünglicher Massenfluktuationen im frühen Universum waren.
Als Prof. Andrew Russ Taylor – der gemeinsame Vorsitzende von UWC/UCT SKA, Direktor des kürzlich gegründeten Interuniversitäres Institut für datenintensive Astronomie , und Hauptautor der Monthly Notices-Studie – erklärt: „Da diese Schwarzen Löcher nicht voneinander wissen oder über so große Skalen Informationen austauschen oder sich gegenseitig direkt beeinflussen können, muss diese Spin-Ausrichtung während der Entstehung der Galaxien im frühen Universum.“
Dies war ziemlich überraschend und etwas, auf das das Forschungsteam nicht vorbereitet war. Ziel des Projekts war zunächst die Erforschung der schwächsten Radioquellen des Universums mit der neuesten Generation von Radioteleskopen; die, so hoffte man, eine Vorschau darauf geben würde, was die nächste Generation von Teleskopen wie dem südafrikanischen MeerKAT Teleskop und die Quadratkilometer-Array (SKA) stellen bereit, sobald sie online gehen.
Während frühere Studien gezeigt haben, dass es Abweichungen in der Orientierung bestimmter Galaxien gibt, konnten Astronomen erstmals die von den SMBA-Löchern erzeugten Jets verwenden, um ihre Ausrichtung zu enthüllen. Nachdem die Symmetrie zwischen ihnen festgestellt wurde, überlegte das Forschungsteam mehrere Optionen, warum eine Ausrichtung in Galaxien (sogar auf Skalen größer als Galaxienhaufen) sein könnte.
Die Untersuchung der großräumigen Spinverteilung von SMBHs könnte uns viel über die Materiefluktuationen sagen, die zur großräumigen Struktur des Universums führten. Bild: Volker Springel/Jungfrau-Konsortium.
Es ist jedoch wichtig anzumerken, dass eine solche großskalige Spinverteilung von Theorien nie vorhergesagt wurde. Ein solches unbekanntes Phänomen stellt sicherlich eine Herausforderung für die vorherrschenden Theorien über die Entstehung des Universums dar, die diesbezüglich etwas revidiert werden müssen.
Während frühere Studien Abweichungen von der Einheitlichkeit in der Ausrichtung von Galaxien festgestellt haben, war dies das erste Mal, dass Radiojets verwendet wurden, um ihre Ausrichtung zu messen. Möglich wurde dies durch die Empfindlichkeit der verwendeten Radiobilder, die auch davon profitierte, dass Messungen der Intensität von Radioemissionen nicht durch Dinge wie Streuung, Extinktion und Faraday-Rotation beeinflusst werden (was andere Studien beeinflusst haben könnte).
Darüber hinaus könnte das Vorhandensein solcher Ausrichtungen Aufschluss über die Ausrichtung und Entwicklung dieser Galaxien geben, insbesondere in Bezug auf großräumige Strukturen. Sie könnten Astronomen auch helfen, mehr über die Bewegungen in den Fluktuationen der Urmaterie zu erfahren, die zur aktuellen Struktur des Universums führten. Wie Taylor und die anderen Autoren des Papiers ebenfalls bemerken, wird es interessant sein, dies mit Vorhersagen der Drehimpulsstruktur aus Universumssimulationen zu vergleichen.
In den letzten Jahren wurden mehrere Simulationen erstellt, um die großverkaufte Struktur des Universums und ihre Entwicklung zu modellieren. Diese umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, die FastSound-Projekt – das mit dem Subaru-Teleskop Galaxien im Universum vermessen hat Faser-Multiobjekt-Spektrograph (FMOS) – und die DESI-Projekt , das sich auf das Mayall-Teleskop am Kitt Peak National Observatory in Arizona stützen wird, um die Geschichte des Universums über 11 Milliarden Jahre zurückzuverfolgen und eine äußerst präzise 3D-Karte zu erstellen.
Grafische Darstellung der Daten des Baryon Oscillation Spectrographic Survey (BOSS), die die Rotverschiebung von Galaxien über einen Zeitraum von 11 Milliarden Jahren zeigen. Bildnachweis: SDSS-III
Und dann ist da noch die Australian Square-Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), ein Radioteleskop, das derzeit von der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) am Murchison Radio-Astronomy Observatory (MRO) in Westaustralien in Auftrag gegeben wird. Nach seiner Fertigstellung wird das ASKAP-Array hohe Vermessungsgeschwindigkeit und hohe Empfindlichkeit kombinieren, um das frühe Universum zu untersuchen.
In den kommenden Jahren werden diese Projekte in Kombination mit diesen neuen Informationen über die Ausrichtung supermassereicher Schwarzer Löcher wahrscheinlich ein ernsthaftes Licht auf die Entstehung des Universums von der Entstehung bis heute werfen. Wie Taylor es ausdrückt: „Wir beginnen zu verstehen, wie die großräumige Struktur des Universums entstanden ist, angefangen vom Urknall über Störungen im frühen Universum bis hin zu dem, was wir heute haben, und das hilft“ Wir erforschen, wie das Universum von morgen aussehen wird.“
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