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ALMA
Gaswolken stürzen in Schwarzes Loch
von Stefan Deiters
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9. Juni 2016

Mithilfe des Radioteleskopverbunds ALMA konnten Astronomen jetzt beobachten, wie gewaltige intergalaktische Wolken aus kaltem Gas in das Zentrum einer fernen Galaxie stürzen. Die Messungen liefern den Forschern wichtige Hinweise auf das Wachstum der gewaltigen Schwarzen Löcher, die sich in den Zentren von Galaxien verbergen.

Abell 2597

So stellt sich ein Künstler die Vorgänge in der zentralen Galaxie des Galaxienhaufens Abell 2597 vor. Bild: NRAO / AUI / NSF; Dana Berry / SkyWorks; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)  [Großansicht]

Die neuen Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) sind, so die Forscher, der erste direkte Beweis dafür, dass sich aus dem heißen intergalaktischen Gas kalte, dichte Gaswolken bilden können, die dann in das Zentrum einer Galaxie stürzen, um dort vom zentralen Schwarzen Loch verschlungen zu werden. Die ALMA-Daten liefern damit auch wichtige neue Informationen darüber, wie Schwarze Löcher sich "ernähren", also durch das Verschlingen von Material aus ihrer Umgebung anwachsen.

Bislang hatten Astronomen angenommen, dass die supermassereichen Schwarze Löcher in den größten Galaxien sehr langsam und kontinuierlich durch einen Strom aus heißem ionisiertem Gas wachsen, der aus dem Halo der jeweiligen Galaxie stammt. Die neuen ALMA-Beobachtungen würden nun darauf hindeuten, dass dem Schwarze Loch aber unter bestimmten Umständen auch klumpigere, gewaltige Wolken aus sehr kaltem molekularem Gas zugeführt werden.

"Obwohl dies in den letzten Jahren von Theoretikern immer wieder vorhergesagt wurde, konnten wir mit unseren Beobachtungen den ersten Schritt hin zu einem eindeutigen Beweis liefern, dass sich supermassereiche Schwarze Löcher auch von einem solchen chaotischen Regen aus kaltem Gas ernähren können," erläutert Grant Tremblay, Astronom an der Yale University in New Haven im US-Bundesstaat Connecticut. "Die Vorstellung ist aufregend, dass wir hier möglicherweise gerade einen galaxienweiten Regenguss beobachten, der ein Schwarzes Loch füttert, dessen Masse etwa dem 300-Millionenfachen der Sonnenmasse entspricht."

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Tremblay hat mit seinem Team den rund eine Milliarde Lichtjahre entfernten Galaxienhaufen Abell 2597 mithilfe des Teleskopverbunds ALMA ins Visier genommen. Im Zentrum dieses hellen Galaxienhaufens aus rund 50 Galaxien befindet sich eine gewaltige elliptische Galaxie, der Raum zwischen den Galaxien des Haufens ist erfüllt von heißem ionisiertem Gas.

"Dieses sehr, sehr heiße Gas kann sich schnell abkühlen, kondensieren und ähnlich wie schwüle Luft in der Erdatmosphäre Regenwolken und Niederschlag erzeugen", erklärt Tremblay. "Die frisch kondensierten Wolken regnen dann auf die Galaxie hinab, fördern die Sternentstehung und füttern ihr supermassereiches Schwarzes Loch."

In der Nähe des Zentrums der elliptischen Galaxie fanden die Astronomen Hinweise auf genau dieses Szenario. Drei massereiche Klumpen aus kaltem Gas bewegten sich mit einer Geschwindigkeit von rund einer Million Kilometer pro Stunde in Richtung des Schwarzen Lochs. Jeder dieser Wolken enthält das Material für die Entstehung von rund einer Million Sonnen und hat eine Ausdehnung von Dutzenden von Lichtjahren.

Trotz des hohen Auflösungsvermögens von ALMA können die Astronomen Strukturen mit dieser Größe allerdings nicht direkt erkennen. Sie haben sich jedoch durch ihren Milliarde Lichtjahre langen "Schatten" verraten, den sie in Richtung Erde werfen. Diese Schatten entstehen, wenn die Gaswolken einen Teil des hellen Hintergrundlichts im Millimeter-Bereich verdecken, das von Elektronen ausgesendet wird, die sich spiralförmig um die Magnetfelder in unmittelbarer Nähe des supermassereichen Schwarzen Loch bewegen.

Daten des Very Lang Baseline Array deuten zudem darauf hin, dass sich diese von ALMA beobachteten Gaswolken nur noch rund 300 Lichtjahre vom zentralen Schwarzen Loch entfernt befinden und damit kurz davor stehen, von diesem verschluckt zu werden. Mit ALMA haben die Astronomen zwar nur drei dieser Wolken entdeckt, sie vermuten aber, dass es Tausende geben könnte, die für eine regelmäßige "Fütterung" des Schwarzen Loch sorgen.

Das Team plant nun, nach ähnlichen "Regengüssen" in anderen Galaxien Ausschau zu halten, um so zu verifizieren, dass diese Phänomen tatsächlich so normal ist, wie die Theoretiker vermuten. Über ihre aktuellen Beobachtungen berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Nature erschienen ist.

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Links im WWW
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