⚫ Diese supermassereichen Schwarzen Löcher interagieren mit dem fossilen Licht des Urknalls
Die Entdeckungen, die durch Beobachtungen des Weltraumteleskops Chandra und des Radioteleskop-Netzwerks VLA gemacht wurden, zeigen Jets, die sich über fast 300.000 Lichtjahre erstrecken. Sie stammen von Quasaren, die mehr als 11 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt sind, und zeugen von einer intensiven Aktivität in den frühen Phasen des Universums.
Ein mächtiger Jet, der vom supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum der Galaxie Cen A ausgeht.
Bildnachweis: NASA/CXC/SAO/D. Bogensberger et al; Bildbearbeitung: NASA/CXC/SAO/N. Wolk;
Die Forscher konnten diese Jets beobachten, als das Universum erst 3 Milliarden Jahre alt war. Diese Zeit war geprägt von einem schnellen Wachstum der Galaxien und ihrer zentralen Schwarzen Löcher. Die Jets bieten einen einzigartigen Einblick in die damaligen Bedingungen.
Die Studie legt nahe, dass diese Jets sichtbar sind, weil die enthaltenen Elektronen mit den Photonen der kosmischen Hintergrundstrahlung, dem fossilen Licht des Urknalls, interagieren. Diese Kollision beschleunigt die Photonen, bis sie sich in Röntgenstrahlen verwandeln, die von unseren Instrumenten erfasst werden können. Dieser Mechanismus erklärt, warum diese Strukturen trotz ihrer Entfernung beobachtbar bleiben.
Die Analysen zeigen, dass die Teilchen in diesen Jets Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit erreichen. Die freigesetzte Energie entspricht der von 10 Billionen Sonnen – eine Zahl, die die extreme Gewalt dieser Phänomene veranschaulicht.
Diese Beobachtungen helfen Astronomen, den Einfluss supermassereicher Schwarzer Löcher auf die Entwicklung von Galaxien besser zu verstehen. Die Jets spielen durch ihre Wechselwirkung mit ihrer Umgebung eine Schlüsselrolle bei der Regulierung der Sternentstehung und der Verteilung von Materie im jungen Universum.
Röntgenbild des Quasars J1610+1811, das einen Jet zeigt, der sich über kosmische Distanzen erstreckt.
Bildnachweis: X-ray: NASA/CXC/CfA/J. Maithil et al.; Illustration: NASA/CXC/SAO/M. Weiss; Bildbearbeitung: NASA/CXC/SAO/N. Wolk
Wie interagieren die Jets Schwarzer Löcher mit der kosmischen Hintergrundstrahlung?
Die von supermassereichen Schwarzen Löchern ausgesendeten Jets enthalten Elektronen, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegen. Wenn diese Elektronen mit den Photonen der kosmischen Hintergrundstrahlung kollidieren, übertragen sie einen Teil ihrer Energie auf sie.
Dieser Prozess, bekannt als inverse Compton-Streuung, wandelt die Photonen in Röntgenstrahlen um. Dadurch werden die Jets über kosmische Distanzen sichtbar.
Die kosmische Hintergrundstrahlung, ein Überbleibsel des Urknalls, war im jungen Universum dichter. Diese höhere Dichte erleichterte die Wechselwirkung mit den Teilchen in den Jets und verstärkte so deren Sichtbarkeit.
Diese Entdeckung eröffnet neue Perspektiven für die Erforschung der physikalischen Bedingungen im frühen Universum durch die Beobachtung dieser Wechselwirkungen.
Welchen Einfluss haben supermassereiche Schwarze Löcher auf die Entwicklung von Galaxien?
Supermassereiche Schwarze Löcher beeinflussen durch das Aussenden energiereicher Teilchen-Jets ihre Wirtsgalaxien tiefgreifend. Diese Jets können das umgebende Gas aufheizen und so die Entstehung neuer Sterne verhindern.
In einigen Fällen können sie das Gas auch komprimieren und dadurch eine explosionsartige Sternentstehung auslösen. Diese doppelte Rolle verdeutlicht die Komplexität der Mechanismen, die die Galaxienentwicklung steuern.
Die Beobachtung alter Jets ermöglicht es, die Geschichte dieser Wechselwirkungen nachzuvollziehen. Sie zeigt, wie Schwarze Löcher die Galaxien über Milliarden von Jahren geformt haben.
Das Verständnis dieser Prozesse ist entscheidend, um die Geschichte des Universums zu rekonstruieren und seine zukünftige Entwicklung vorherzusagen.