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HUBBLE
Das Geheimnis der Kaulquappen-Galaxien
von Stefan Deiters
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11. Januar 2006

In nahezu allen Galaxien findet sich im Zentrum ein supermassereiches Schwarzes Loch. Doch wie diese gewaltigen Schwerkraftfallen entstanden sind, ist den Astronomen nach wie vor nicht klar. Jetzt lieferte das Hubble-Weltraumteleskop neue Hinweise: Die Auswertung einer Reihe von weit entfernten Galaxien scheint darauf hinzudeuten, dass Schwarze Löcher durch wiederholte Galaxienkollisionen wachen. 

Tadpole-Galaxien

Galerie von "Tadpole"-Galaxien im Hubble Ultra Deep Field.  Bild:  NASA, A. Straughn, S. Cohen und R. Windhorst (Arizona State University) und das HUDF Team (Space Telescope Science Institute) [Gesamtansicht]

"Durch das Studium von weit entfernten Galaxien im Hubble Ultra Deep Field (HUDF) konnten wir erstmals einen statistischen Beweis dafür herausarbeiten, dass das Wachstum von supermassereichen Schwarzen Löchern mit dem Wachsen von Galaxien gekoppelt ist", erläutert Rogier Windhorst von der Arizona State University. "Schwarze Löcher wachsen, indem sie Sterne, Gas und Staub verschlingen. Und dies gelingt ihnen besonders gut, wenn zwei Galaxien gerade verschmelzen."

Die neuen Beobachtungsdaten stützen nach Ansicht der Astronomen auch eine auf Computersimulationen basierende theoretische Vorhersage, nach der die Produkte von Galaxienverschmelzungen in eine große Menge von Staub eingehüllt sind, so dass man die große Aktivität des Schwarzen Lochs nicht beobachten kann. Die Simulationen deuten darauf hin, dass es bis zu einer Milliarden Jahre dauen kann, bis sich der Staub quasi "gelegt" hat und man die Strahlung sehen kann, die entsteht, wenn Schwarze Löcher in großer Menge Material verschlingen. Dies würde sich dann durch Helligkeitsänderungen bei der jeweiligen Galaxie verraten.

Die beiden Gruppen von Astronomen, die sich mit den HUDF-Daten befasst haben, glauben, zwei deutlich unterscheidbare Phasen in der Entwicklung von Galaxien unterscheiden zu können: Die "Tadpole"-, oder Kaulquappen-Phase, in der die zentralen Schwarzen Löcher noch von Staub verborgen sind und eine Periode, in der sich dieser Staub verzogen hat und man das Schwarze Loch beim Verschlingen von Material indirekt beobachten kann.

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"Die Tatsache, dass sich diese Phasen so deutlich unterscheiden lassen, hat uns ein wenig überrascht", erklärt Windhorst. "Im Allgemeinen nimmt man nämlich an, dass die Verschmelzung von Galaxien und die Aktivität des zentralen Schwarzen Lochs eng miteinander verzahnt ist." Durch die Daten aus dem Hubble Ultra Deep Field konnten die Astronomen nun einen Blick in die Vergangenheit tun und Galaxien in ihrer Jugendphase studieren. Deep Field-Aufnahmen entstehen, wenn ein Teleskop extrem lange auf einen Punkt am Himmel gerichtet wird, so dass auch sehr lichtschwache und weit entfernt Objekte sichtbar werden. Weit entfernte Objekte sehen wir dann zu einer Zeit, in der das Universum deutlich jünger war.

Mit den HUDF-Daten konnten die Astronomen 5.000 entfernte Galaxien über einen Zeitraum von vier Monaten studieren. Ein Team um Amber Straughn von der Arizona State Univerity hat davon 2.700 Galaxien untersucht und darin 165 Tadpole-Galaxien aufgespürt. Diese Galaxien verdanken ihren Namen ihrer Kaulquappen-förmigen Gestalt, die sich die Forscher durch einen gerade erfolgte Galaxienverschmelzung erklären. "Überraschenderweise zeigten diese Galaxien keinerlei Helligkeitsschwankungen", so Straughn. "Diese Helligkeitsschwankungen entstehen normalerweise, wenn Material in ein Schwarzes Loch hineinspiralt. Unsere Studie der Tadpole-Galaxien deutet daher darauf hin, dass Schwarze Löcher in gerade verschmolzenen Galaxien in Staub eingehüllt sind und wir diese Helligkeitsschwankungen somit nicht sehen könnten."

Eine zweite Gruppe von Forschern unter der Leitung von Seth Cohen, auch von der Arizona State University, untersuchte 4.600 HUDF-Objekte. Sie spürte unter diesen 45 Galaxien auf, die keine Tadpole-Galaxien waren und deren Helligkeit mit der Zeit deutlich schwankte. Dies deutet darauf hin, dass hier gerade supermassereiche Schwarze Löcher Material verschlingen.

"Normalerweise verschlingt ein Schwarzes Loch einige Dutzend Millionen Jahre Material", so Windhorst. "Wenn man das auf einen Tag umrechnet, benötigt ein Schwarzes Loch nur 15 Minuten für seine Mahlzeit. Das ist wirklich Fast-Food."

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Links im WWW
HubbleSite, Original-Pressemitteilung des STScI
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