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Gaswolken stürzen in Schwarzes Loch
von Stefan Deiters
astronews.com
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.
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."
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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