Das turbulente Leben zweier supermassiver schwarzer Löcher, die in einem Galaxienkollision gefangen wurden

 -  Aktuelles aus der Astronomie
Bildnachweis: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), E. Treister; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello; NASA / ESA Hubble
Sternenkarte mit der Position der sich verschmelzenden Galaxie NGC 6240 im Sternbild Ophiuchus. NGC 6240 befindet sich etwa 400 Lichtjahre von der Erde entfernt. Bildnachweis: IAU; Sky & Telescope Magazine; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello

Ein internationales Team von Astronomen verwendete das Atacama Large Millimeter / Submillimeter-Array (ALMA) um das bislang detaillierteste Bild des Gases zu erstellen, das zwei supermassereiche Schwarze Löcher in einer sich verschmelzenden Galaxie umgibt.

400 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt prallen im Sternbild Ophiuchus zwei Galaxien aufeinander und bilden eine Galaxie, die wir als NGC 6240 kennen. Diese besonders geformten Galaxien wurden schon oft beobachtet, da sie relativ nahe beieinander liegen. Aber NGC 6240 ist komplex und chaotisch. Die Kollision zwischen den beiden Galaxien dauert noch an und beide bringen ein supermassereiches Schwarzes Loch mit sich, welche wahrscheinlich zu einem noch größeren verschmelzen werden.

Um zu verstehen, was in NGC 6240 vor sich geht, möchten Astronomen den Staub und das Gas, die die Schwarzen Löcher umgeben, im Detail beobachten, aber die vorherigen Bilder waren dafür nicht scharf genug. Neue ALMA-Beobachtungen haben die Auflösung der Bilder um den Faktor zehn erhöht und damit erstmals die Struktur des kalten Gases in der Galaxie auch im Einflussbereich der Schwarzen Löcher gezeigt.

"Der Schlüssel zum Verständnis dieses Galaxiensystems ist molekulares Gas", erklärte Ezequiel Treister von der Pontificia Universidad Católica in Santiago, Chile. "Dieses Gas ist der Brennstoff, der zur Bildung von Sternen benötigt wird, aber es speist auch die supermassereichen Schwarzen Löcher, wodurch sie wachsen können."

Das meiste Gas befindet sich in einem Bereich zwischen den beiden Schwarzen Löchern. Weniger detaillierte Beobachtungen, die zuvor gemacht wurden, legten nahe, dass dieses Gas eine rotierende Scheibe sein könnte. "Wir finden keine Beweise dafür", sagte Treister. „Stattdessen sehen wir einen chaotischen Gasstrom mit Filamenten und Blasen zwischen den Schwarzen Löchern. Ein Teil dieses Gases wird mit einer Geschwindigkeit von bis zu 500 Kilometern pro Sekunde nach außen ausgestoßen. Wir wissen noch nicht, woher diese Abflüsse kommen. “

Ein weiterer Grund, das Gas so detailliert zu beobachten, besteht darin, dass die Masse der Schwarzen Löcher bestimmt werden kann. "Frühere Modelle, die auf umgebenden Sternen basierten, zeigten, dass die schwarzen Löcher viel massereicher waren als wir erwartet hatten, etwa eine Milliarde Mal so groß wie die Masse unserer Sonne", sagte Anne Medling von der University of Toledo in Ohio. „Aber diese neuen ALMA-Bilder haben uns zum ersten Mal gezeigt, wie viel Gas im Einflussbereich der Schwarzen Löcher gefangen ist. Diese Masse ist bedeutsam, und deshalb schätzen wir die Massen der Schwarzen Löcher jetzt als niedriger ein: ungefähr das Hundertmillionenfache der Masse unserer Sonne. Auf dieser Grundlage glauben wir, dass die meisten früheren Messungen von Schwarzen Löchern in solchen Systemen um 5-90 Prozent abweichen könnten. “

Es stellte sich heraus, dass das Gas noch näher an den Schwarzen Löchern lag, als die Astronomen erwartet hatten. "Es befindet sich in einer sehr extremen Umgebung", erklärte Medling. "Wir glauben, dass es irgendwann ins Schwarze Loch fällt oder mit hoher Geschwindigkeit ausgeworfen wird."

Die Astronomen finden keine Beweise für ein drittes Schwarzes Loch in der Galaxis, das kürzlich von einem anderen Team entdeckt worden sein soll . "Wir sehen kein molekulares Gas im Zusammenhang mit diesem behaupteten dritten Kern", sagte Treister. "Es könnte sich um einen lokalen Sternhaufen handeln, nicht um ein Schwarzes Loch, aber wir müssen ihn viel genauer untersuchen, um mit Sicherheit etwas darüber zu sagen."

ALMAs hohe Empfindlichkeit und Auflösung sind entscheidend, um mehr über supermassive Schwarze Löcher und die Rolle von Gas in wechselwirkenden Galaxien zu erfahren. "Diese Galaxie ist so komplex, dass wir ohne diese detaillierten Radiobilder nie wissen könnten, was in ihr vor sich geht", sagte Loreto Barcos-Muñoz vom National Radio Astronomy Observatory in Charlottesville, Virginia. „Wir haben jetzt eine bessere Vorstellung von der 3D-Struktur der Galaxie, die uns die Möglichkeit gibt zu verstehen, wie sich Galaxien in den letzten Stadien einer laufenden Fusion entwickeln. In ein paar hundert Millionen Jahren wird diese Galaxie ganz anders aussehen. “

 

Quelle und weitere Informationen: https://public.nrao.edu/news/the-turbulent-life-of-two-supermassive-black-holes-caught-in-a-galaxy-crash/#PRimageSelected

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