Nur etwa 1% der supermassiven Schwarzen Löcher emittieren große Mengen an Energie, und Astronomen haben sich seit Jahrzehnten gefragt, warum so wenige dieses Verhalten zeigen. Daten vom Swift-Satelliten, der normalerweise Gammastrahlenausbrüche untersucht, haben es Wissenschaftlern ermöglicht, zu bestätigen, dass Schwarze Löcher bei Kollisionen von Galaxien „aufleuchten“, und die Daten bieten möglicherweise Einblick in das zukünftige Verhalten des Schwarzen Lochs in unserer eigenen Milchstraßengalaxie.
Die intensive Emission von Galaxienzentren oder Kernen entsteht in der Nähe eines supermassiven Schwarzen Lochs, das das Millionen- bis Milliardenfache der Sonnenmasse enthält. Einige dieser aktiven galaktischen Kerne (AGN) geben das 10-Milliarden-fache der Sonnenenergie ab und sind die leuchtendsten Objekte im Universum. Dazu gehören Quasare und Blazare.
"Theoretiker haben gezeigt, dass die Gewalt bei Galaxienfusionen das zentrale Schwarze Loch einer Galaxie nähren kann", sagte Michael Koss, Hauptautor der Studie und Doktorand an der University of Maryland im College Park. "Die Studie erklärt elegant, wie sich die Schwarzen Löcher einschalteten."
Swift wurde im Jahr 2004 gestartet und während sein Burst Alert Telescope (BAT) darauf wartet, den nächsten Gammastrahlenausbruch zu erkennen, hat es auch den Himmel mit harten Röntgenstrahlen kartiert, sagte Neil Gehrels, Swifts Hauptforscher. "Tatsächlich hat es vor etwa 30 Minuten seinen 508. Gammastrahlenausbruch festgestellt", sagte Gehrels auf der Pressekonferenz am Morgen des 26. Mai beim 216. Treffen der American Astronomical Society. "Die Swift BAT Hard X-ray Survey ist jedoch die größte, empfindlichste und vollständigste Zählung des Himmels bei diesen Energien."
Bis zu dieser harten Röntgenuntersuchung konnten Astronomen nie sicher sein, dass sie die Mehrheit der AGN gezählt hatten. Dicke Staub- und Gaswolken umgeben das Schwarze Loch in einer aktiven Galaxie, die ultraviolettes, optisches und energiearmes oder weiches Röntgenlicht blockieren kann. Infrarotstrahlung von warmem Staub in der Nähe des Schwarzen Lochs kann durch das Material gelangen, kann jedoch mit Emissionen aus den Sternentstehungsgebieten der Galaxie verwechselt werden. Harte Röntgenstrahlen können Wissenschaftlern helfen, das energetische Schwarze Loch direkt zu erkennen.
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Die Umfrage, die für AGN bis zu einer Entfernung von 650 Millionen Lichtjahren empfindlich ist, deckte Dutzende bisher nicht erkannter Systeme auf.
"Die Swift BAT-Umfrage gibt uns ein ganz anderes Bild von AGN", sagte Koss. Das Team stellt fest, dass sich etwa ein Viertel der BVT-Galaxien in Fusionen oder engen Paaren befinden. „Vielleicht werden 60 Prozent dieser Galaxien in den nächsten Milliarden Jahren vollständig verschmelzen. Wir glauben, wir haben die "rauchende Waffe" für durch Fusionen ausgelöste AGN, die Theoretiker vorhergesagt haben. "
"Ein großes Problem in der Astronomie ist das Verständnis, wie Schwarze Löcher wachsen und gefüttert werden", sagte Joel Bregman von der University of Michigan. „Wir wissen, dass Wachstum in den frühen Stadien des Lebens eines Schwarzen Lochs eine Kombination aus Fusionen plus Ansammlung von Gas und Staub von nahegelegenen Sternen ist, und wir denken, dass die Anreicherung der wichtigere Prozess ist. Dies zeigt uns jedoch, dass die Zufuhr von Gas und Staub ziemlich früh in das Zentrum geleitet wurde und die Störung durch die Fusionen es ermöglicht, dass Gas in das Zentrum geleitet wird und in das Schwarze Loch fließt. “
"Wir haben den Beginn der AGN-Aktivität noch nie so deutlich gesehen", sagte Bregman, der nicht an der Studie beteiligt war. "Das Swift-Team muss mit der harten Röntgenuntersuchung ein frühes Stadium des Prozesses identifizieren."
Weitere Mitglieder des Studienteams sind Richard Mushotzky und Sylvain Veilleux von der University of Maryland sowie Lisa Winter vom Center for Astrophysics and Space Astronomy der University of Colorado in Boulder.
Die Studie erscheint in der Ausgabe vom 20. Juni der Astrophysical Journal Letters.
Quelle: NASA, NASA-Pressekonferenz
