CHANRDA
Blick auf zwei kosmische Großbaustellen
von Stefan Deiters
astronews.com
22. Mai 2003

Das Röntgenteleskop Chandra beobachtete unlängst zwei der größten "Baustellen" im Universum - zwei Riesengalaxien in über zehn Milliarden Lichtjahren Entfernung. Der Fund macht nach Aussage der beteiligten Wissenschaftler deutlich, wie die supermassereichen Schwarzen Löcher im Zentrum das Wachstum der Galaxien kontrollieren.

Chandras Blick auf die Galaxien 3C 294 (oben) und 4C41.17 (unten) in zehn bzw. zwölf Milliarden Lichtjahren Entfernung. Fotos: NASA / CXC / Columbia /C. Scharf et al. (4C41.17), NASA / CXC / IoA / A. Fabian et al. (3C294)

Chandra entdeckte Röntgenstrahlen aus einer gewaltigen Wolke aus hochenergetischen Partikeln, die die Galaxien 3C 294 und 4C41.17 umgeben, die zehn bzw. zwölf Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt sind. Die hochenergetischen Teilchen sind Überbleibsel gewaltiger Ausbrüche in der Vergangenheit, deren Ursprung sich - so der Fund der Astronomen - durch im Radio- und Röntgenbereich entdeckte kosmische Jets bis zu den jeweiligen supermassereichen Schwarzen Löchern im Zentrum der Galaxien zurückverfolgen lässt.

"Diese Galaxien sind Zeugen für eine sehr energetische Phase, in der durch ein supermassereiches Schwarzes Loch beträchtliche Energiemengen in das die Galaxien umgebende Gas transferiert wurde", erläutert Andrew Fabian von der Universität im englischen Cambridge. "Dies scheint das entscheidende Ereignis zu sein, um die oft merkwürdigen Eigenschaften heutiger Galaxien zu erklären, insbesondere die von Galaxiengruppen."

Die Forscher haben sich nun folgendes Bild von den Geschehnissen gemacht: In einem Bereich mit dichtem intergalaktischen Gas entstehen mehrere kleine Galaxien, die schließlich zu einer größeren Galaxie mit einem supermassereichen Schwarzen Loch verschmelzen. Diese Galaxie wächst - zusammen mit dem Schwarzen Loch im Zentrum - immer weiter an, bis irgendwann die Energie der in unmittelbarer Nähe des Schwarzen Lochs entstehenden Jets den Einfall neuer Materie stoppt. Doch irgendwann lässt die Aktivität des Jets langsam nach, so dass Materie erneut einfallen kann und der Kreislauf von Neuem beginnt.

3C 294 und 4C41.17 liegen beide in Regionen des Weltraums, in denen es ungewöhnlich viele Galaxien gibt, so dass hier eventuell einmal gewaltige Galaxienhaufen entstehen können. Auch die beiden Galaxien werden nach Ansicht der Forscher zu enormer Größe wachsen, allerdings nicht unkontrolliert: "Es sieht so aus, als hätte die Natur eine Art Obergrenze für die massereichsten Galaxien gesetzt", erläutert Caleb Scharf von der Columbia University in New York. "Und die Chandra-Beobachtungen geben uns einen wichtigen Hinweis darauf, wie das funktionieren könnte: So können die Schwarzen Löcher mit Hilfe der Jets das Wachstum der Galaxien regulieren."

In beiden Galaxien sind in der heißen und turbulenten Region in unmittelbarer Nähe um das Schwarze Loch gewaltige Jets entstanden, die gebündelt durch starke Magnetfelder hochenergetische Partikel ins All schleudern. Diese Jets wurden erstmals mit Radioteleskopen entdeckt und auch von Chandra beobachtet. Sie dürften die Entstehung von Milliarden von neuen Sternen angeregt haben. Die Sternentstehungs-Wolken sind im Falle von 4C41.17 die stärkste je beobachtete Infrarot-Quelle. Sie sind eingebettet in noch weitaus größere Gaswolken. Diese wurden unlängst mit dem Keck-Teleskop beobachtet. Es stellte sich heraus, dass diese größeren Gaswolken Temperaturen von rund 10.000 Grad Celsius haben. Da es sich bei ihnen um ein Überbleibsel von der Entstehung der Galaxie handelt, dürfte die starke Röntgenstrahlung dafür verantwortlich sein, dass die Wolken immer noch so heiß sind.

Die meiste Röntgenstrahlung auf den Bildern von 3C 294 und 4C41.17 stammt von Kollisionen von hochenergetischen Elektronen mit Photonen der kosmischen Hintergrundstrahlung, die im ganz jungen heißen Universum entstanden. Wegen der großen Entfernung der Galaxien, beobachten wir sie zu einer Zeit, in der diese Strahlung noch deutlich intensiver war. Dieser Effekt verstärkt die Röntgenstrahlung und ist eine willkommene Hilfestellung bei der Erforschung sehr weit entfernter Galaxien.