Gigantische schwarze Löcher könnten manchmal an der Entstehung neuer Sterne beteiligt sein, statt sie lediglich zu bremsen.
Im Zentrum vieler Galaxien befindet sich ein supermassereiches schwarzes Loch. Wenn es viel Materie anzieht, wird seine Umgebung extrem hell und gibt zudem Energie an die Galaxie ab. Astronomen versuchen seit Langem herauszufinden, ob diese Aktivität verhindert, dass das Gas Sterne bildet, oder ob sie unter bestimmten Bedingungen im Gegenteil deren Entstehung fördern kann.
Die Galaxie NGC 1386 und ihre Zentralregion. In Rot ist die Sternentstehung zu sehen, in Blau das vom aktiven Kern ionisierte Gas und in Gelb die Schockfronten.
Bildnachweis: Peixin Zhu / Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
Peixin Zhu und seine Kollegen untersuchten neun nahe Galaxien, die ein solches aktives schwarzes Loch besitzen. Sie nutzten MUSE, ein Instrument am Very Large Telescope in Chile. Damit lässt sich das Licht aus verschiedenen Bereichen einer Galaxie untersuchen, sodass mehrere Phänomene unterschieden werden können, die sich in herkömmlichen Bildern überlagern.
In allen neun Galaxien zeigt sich dieselbe Anordnung. Um das Zentrum herum entdecken die Forschenden Ringe oder Bögen, in denen neue Sterne entstehen. Sie befinden sich etwa 2.600 bis 20.000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt. Näher am schwarzen Loch treten zudem Regionen auf, in denen das Gas heftigen Störungen ausgesetzt ist.
Um ihren Ursprung zu verstehen, muss man betrachten, was die Materie tut, bevor sie im schwarzen Loch verschwindet. Ein Teil bildet eine sehr heiße Scheibe und erzeugt intensive Strahlung. Materie und Energie können außerdem in Form von Jets oder Winden nach außen gelangen. Wenn diese Ausströme auf das Gas der Galaxie treffen, können sie Schockfronten auslösen.
Diese Schockfronten wurden in allen neun beobachteten Galaxien nachgewiesen. Röntgenbeobachtungen mit dem Weltraumteleskop Chandra stützen diese Interpretation.
Der Zusammenhang mit der Sternentstehung erfordert jedoch Vorsicht. Die beobachteten Ringe können durch die eigene Dynamik der Galaxien entstehen, insbesondere durch ihre zentrale Struktur. Die Studie zeigt daher, dass die Aktivität des schwarzen Lochs zur Sternentstehung beitragen könnte, beweist aber nicht, dass sie diese Ringe allein erzeugt.
Diese Unterscheidung ist wichtig, denn der umgekehrte Effekt ist gut bekannt: Die Energie, die in der Nähe eines schwarzen Lochs freigesetzt wird, kann das Gas erhitzen oder zerstreuen, das Sterne für ihre Entstehung benötigen. Die neuen Beobachtungen zeigen, dass das Ergebnis nicht immer gleich ist. Je nachdem, wo und auf welche Weise die Energie auf das Gas trifft, könnte sie es auch verdichten und Bedingungen schaffen, die die Entstehung neuer Sterne begünstigen.
Die Stichprobe umfasst weiterhin nur neun nahe Seyfert-Galaxien, die unter anderem ausgewählt wurden, weil detaillierte Beobachtungen verfügbar waren. Daher müssen weitere Galaxien untersucht werden, um herauszufinden, ob diese Anordnung auch anderswo häufig vorkommt. Die Forschenden verfügen nun über eine Methode, mit der sich das Licht junger Sterne, des aktiven schwarzen Lochs und der durch die Schockfronten erzeugten Emissionen genauer voneinander trennen lässt.