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VLTI
Schwarzes Loch bläst Staub ins All
von Stefan Deiters
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20. Juni 2013

Mithilfe des Very Large Telescope Interferometer haben Astronomen die bislang detailreichsten Beobachtungen des Staubs in unmittelbarer Umgebung um ein aktives supermassereiches Schwarzes Loch gemacht. Dabei stellten sie zu ihrer Überraschung fest, dass das Schwarze Loch offenbar nicht nur Material aufsaugt, sondern auch Staub aus seiner Umgebung ins All bläst.

NGC 3783

So sieht die Umgebung des aktiven Galaxienkerns von NGC 3783 nach den jetzt vorgestellten Beobachtungen aus. Bild: ESO / M. Kornmesser

Im Zentrum fast aller Galaxien befindet sich nach Überzeugung der Astronomen ein supermassereiches Schwarzes Loch. Diese gewaltigen Objekte unterscheiden sich von den stellaren Schwarzen Löchern, die durch den Kollaps eines massereichen Sterns am Ende seines nuklearen Lebens entstehen, durch ihre enorme Masse: Sie kann viele Millionen Male größer sein, als die Masse unserer Sonne.

Einige dieser supermassereichen Schwarzen Löcher wachsen noch immer, indem sie Materie aus ihrer Umgebung anziehen und verschlingen. Bevor dieses Material aber auf Nimmerwiedersehen in den Schwarzen Löchern verschwindet, heizt es sich auf enorme Temperaturen auf, so dass auf diese Weise extrem helle Objekte entstehen - sogenannte aktive Galaxienkerne.

Ihr Zentralbereich ist von einer Region aus Staub umgeben, die etwa die Form eines Schwimmreifens hat. Aus diesem Bereich sollte, so die Vorstellung der Astronomen, der größte Teil der starken Infrarotstrahlung stammen, die man von aktiven Galaxienkernen beobachtet hat.

Neue Beobachtungen mithilfe des Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der relativ nahegelegenen aktiven Galaxie NGC 3783 zeigen aber nun, dass die Wirklichkeit offenbar etwas anders aussieht. Die Wissenschaftler stellten nämlich fest, dass sich der "warme" Staub mit Temperaturen von 700 bis 1.000 Grad Celsius zwar tatsächlich in einem Torus um das Schwarze Loch befindet, dass es aber darüber und darunter noch große Mengen an deutlich kühlerem Staub gibt.

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"Das ist das erste Mal, dass wir detaillierte Beobachtungen im mittleren Infrarot des kühlen Staubs mit ungefähr Zimmertemperatur um einen aktiven Galaxienkern mit ähnlich detaillierten Beobachtungen des sehr heißen Staubs kombinieren konnten", erläutert Sebastian Hönig von der University of California in Santa Barbara und der Universität in Kiel die Bedeutung der Beobachtungen. "Sie stellen gleichzeitig die umfangreichsten Interferometer-Beobachtungen im Infraroten für einen aktiven Galaxienkern dar, die bislang veröffentlicht wurden."

Der neu entdeckte Staub scheint eine Art kalten Wind zu bilden, der vom Schwarzen Loch wegströmt. Er dürfte damit eine wichtige Rolle für die Wechselwirkungen zwischen dem supermassereichen Schwarzen Loch und dessen Umgebung spielen. Die Strahlung, die durch das Verschlingen von Material durch das Schwarze Loch frei wird, scheint also gleichzeitig dafür zu sorgen, dass Material ins All geblasen wird. Unklar ist den Forschern noch, wie diese beiden Prozesse zusammenwirken. Der staubige Wind stellt für sie ein neues Puzzleteil dar, das es bei der Enträtselung dieser Objekte zu berücksichtigen gilt.

Um so detaillierte Untersuchungen zu ermöglichen, wurden einzelne Teleskopeinheiten des Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte ESO zu einem Interferometer zusammengeschaltet, das dadurch eine Auflösung lieferte, die dem eines 130 Meter durchmessenden Einzelteleskops entsprach. Das Very Large Telescope befindet sich, zusammen mit weiteren kleineren Teleskopen, auf dem Gipfel des Paranal in Chile.

"Durch die Kombination der erstklassigen Empfindlichkeit der großen Spiegel des Very Large Telescope durch Interferometrie konnten wir ausreichend Licht sammeln, um sehr lichtschwache Objekte zu untersuchen", ergänzt Teammitglied Gerd Weigelt vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. "Dies hat es uns ermöglicht, in einer mehrere zehn Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie eine Region zu untersuchen, die nicht größer ist, als die Entfernung der Sonne von ihrem nächsten stellaren Nachbarn. Kein anderes System auf der Welt ist dazu gegenwärtig im sichtbaren Licht oder im Infraroten in der Lage."

Doch die Untersuchungen auf dem Gipfel des Paranal könnten erst der Anfang eines neuen Blicks auf die Geschehnisse in den Zentren aktiver Galaxien sein. "Ich freuen mich jetzt wirklich auf MATISSE, das es uns erlauben wird, alle vier großen Teleskope des Very Large Telescope zu vereinen und gleichzeitig Beobachtungen im nahen und mittleren Infrarot zu machen", so Hönig. "Das sollte uns noch viel mehr Daten liefern." MATISSE ist ein Instrument für das Very Large Telescope Interferometer, das gerade gebaut wird.

Über ihre aktuellen Beobachtungen berichten die Wissenschaftler in der heute erscheinenden Ausgabe der Fachzeitschrift Astrophysical Journal

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siehe auch
Integral: Überraschendes von aktiven Galaxienkernen - 9. August 2011
Aktive Galaxienkerne: Ein Typ blieb bislang unentdeckt - 31. Juli 2007
Quasare: Ein Objekt, zwei Blickwinkel - 22. Mai 2001
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
ESO
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