Studien haben gezeigt, dass Schwarze Löcher und Wirtsgalaxien zusammenwachsen, und je größer die Galaxie, desto größer das Schwarze Loch!

[Mobile Software: BoKeYuan] In den letzten zwei Jahrzehnten sind Astronomen zu dem Schluss gekommen, dass die meisten Galaxien in ihren Zentren massereiche Schwarze Löcher haben und dass die Massen der Schwarzen Löcher und der Wirtsgalaxien korreliert sind. Doch wie hängen die beiden zusammen? Nun haben Wissenschaftler am Institut für Astronomie der University of Hawai'i in Mānoa möglicherweise einen Teil der Antwort gefunden. Durch die sorgfältige Sichtung von Hunderten von Galaxienbildern können Forscher nun ein klareres Bild der Galaxienentwicklung gewinnen. Das Wachstum von Galaxien kann durch Wechselwirkungen mit anderen Galaxien beeinflusst werden, die das Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher in den Zentren der Galaxien fördern.

Das Gas und der Staub zwischen den Sternen werden als interstellares Medium (ISM) bezeichnet und sind der Treibstoff für das Wachstum supermassiver Schwarzer Löcher (SMBHs) und die Entstehung neuer Sterne. Doch neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass das interstellare Medium in Galaxien, in deren Kernen sich wachsende supermassereiche Schwarze Löcher befinden, möglicherweise andere Eigenschaften aufweist als in Galaxien ohne diese Löcher. Bei heißerem Gas ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass es zu neuen Sternen kollabiert. Daher könnte der Befund darauf hinweisen, dass ein wachsendes zentrales supermassereiches Schwarzes Loch die Fähigkeit der Galaxie zur Entstehung neuer Sterne schwächt.

Was könnte der Grund für die Erwärmung des interstellaren Mediums sein? Die Antwort ist, dass Licht (in allen Wellenlängen), insbesondere Sternenlicht von heißen Sternen, dazu in der Lage ist. Doch Wechselwirkungen zwischen Galaxien (wenn sie miteinander kollidieren oder sich auch nur nahe kommen) können gewaltige Stoßwellen erzeugen, die weniger dichtes Gas komprimieren und so die Wahrscheinlichkeit der Sternentstehung erhöhen. Astronomen verwendeten Bilder aus der Pan-STARRS-Durchmusterung, um die Formen von 630 Galaxien zu untersuchen. Klassifizieren Sie Galaxien in verschmelzende, früh verschmelzende und nicht verschmelzende. Diese Formen wurden dann mit der Lichtleistung derselben Galaxien bei längeren Wellenlängen im mittleren Infrarotbereich verglichen, wo die Eigenschaften des interstellaren Mediums untersucht werden können.

Wenn Galaxien nahe genug beieinander sind, führen sie eine Art galaktischen Tanz auf, bis sie schließlich zu einem einzigen System verschmelzen. Diese Wechselwirkungen weisen gut dokumentierte Eigenschaften auf, die es Astronomen ermöglichen, Galaxiengruppen zu klassifizieren. Dieses Forschungsprojekt ermöglicht uns ein besseres Verständnis der Komplexität und Verflechtung aller Prozesse, die in Galaxien stattfinden, und die laufende Arbeit zur Dekonstruktion von Galaxien ist faszinierend. Die Forscher stellten fest, dass in Galaxien mit aktiven Schwarzen Löchern das interstellare Medium heißer ist, das Verhältnis von heißem molekularem Gas zu anderen Kühlmitteln größer ist und andere Eigenschaften von Staubpartikeln eine größere Wertespanne aufweisen als in Galaxien, in denen die Schwarzen Löcher ruhen.

In unserem eigenen nahegelegenen Universum haben wir festgestellt, dass sich das heiße interstellare Medium von Galaxien mit wachsenden supermassereichen Schwarzen Löchern in ihren Zentren von dem von Galaxien ohne diese unterscheidet. Dieselben Prozesse, die den supermassiven Schwarzen Löchern Brennstoff zuführen, ermöglichen es uns auch, den Energietransfer zurück in das interstellare Medium der Galaxien festzustellen. Zukünftige, detailliertere Beobachtungen werden es den Forschern ermöglichen, diese Energieübertragungsprozesse zu bestätigen. IFA ist seit fast 20 Jahren Teil des renommierten REU-Programms und hat mehr als 130 Studenten ausgebildet, von denen einige heute führende Persönlichkeiten in verschiedenen Bereichen der Astronomie sind.

Aufgrund dieser einmaligen Chance, an der University of Hawai'i mit ihren erstklassigen Einrichtungen und Wissenschaftlern zu arbeiten, erhält das IFA jedes Semester mehr als 500 Bewerbungen. Nader Haghighiour, leitender Forscher des IFA REU-Programms, bemerkte: „Unsere Mentoren sind weltweit führend auf ihren Gebieten und unsere REU-Studenten betreiben Spitzenforschung.“ Rebecca, die Forscherin an diesem Artikel, ist ein großartiges Beispiel dafür, und wir sind sehr stolz auf unsere REU-Studenten, da fast alle von ihnen ihr Studium an einer Graduiertenschule fortsetzen und viele von ihnen nationale Anerkennung erhalten.

Während des Herbstsemesters 2020 werden PETRIC und UH MāNOA-Studentin Diana Castaneda weiterhin ein Spektrometer an Bord des Flugzeugs Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) verwenden, um das interstellare Medium von Galaxien zu untersuchen, die einige der leuchtkräftigsten wachsenden supermassiven Schwarzen Löcher im nahen Universum beherbergen. Die Beobachtungen von SOFIA werden es Castaneda und Petrick ermöglichen, tiefere Einblicke in die Prozesse zu gewinnen, durch die Energie zwischen einem wachsenden supermassereichen Schwarzen Loch und dem interstellaren Medium übertragen wird. Ihre Ergebnisse wurden im Astrophysical Journal veröffentlicht.

Bo Ke Yuan | Forschung/Von: University of Hawaii at Manoa

Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Astrophysics veröffentlicht.

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