Galaktischer Staubbläser

Ein Beispiel für interagierende bzw. fusionierende Galaxien mit stark verdeckten Schwarzen Löchern im Zentrum, aufgenommen von Hubble-Teleskop. Die oberen drei Bilder zeigen nahe gelegene Galaxien (ca. 500 Millionen Lichtjahre entfernt), die unteren drei Bilder die am weitesten entfernten Galaxien (ca. 6,5 Milliarden Lichtjahre). Während der ersten 10-100 Millionen Jahre nach der Fusion bleibt das zentrale Schwarze Loch verdeckt; danach beginnt der Quasar zusehends deutlicher sichtbar zu leuchten, bevor er weitere 10-100 Millionen Jahre später sein Maximum erreicht hat.

Galaxie-Fusionen, Quasare und Schwarze Löcher

Die großen Schwarzen Löcher in den Zentren der Galaxien wachsen hauptsächlich aufgrund intergalaktischer Kollisionen, wie eine Forschergruppe um den Astronomen Ezequiel Treister an der University of Hawaii in einem jüngst erschienen Science-Artikel darlegt.

Wenn Gaswolken in Galaxien in deren zentrale Schwarze Löcher gezogen werden, emittieren letztere große Mengen Strahlung (auf diese Weise entstehen Quasare). "Diese ständig wachsenden Schwarzen Löcher sind ursprünglich von großen Mengen Staub verdeckt", so Treister, "nach etwa 10-100 Millionen Jahren ist dieser Staub aber durch die starke Strahlung meistens 'fortgeweht' und gibt den Blick auf einen Quasar frei, der bei einer sichtbaren Wellenlänge für bis zu 100 Millionen Jahre strahlt."

Für ihre Studie hat die Gruppe um Treister Daten von den Weltraum-Observatorien Hubble, Chandra und Spitzer gesammelt und miteinander kombiniert, um eine große Anzahl solcher, hinter Staub verborgener Quasare in Entfernungen von bis zu 11 Milliarden Lichtjahren zu identifizieren. "Jahrelang haben Astronomen angenommen, derartige Quellen seien sehr selten, jetzt finden wir überall welche", fügt Treister hinzu. Weil ein Großteil der Strahlen dieser verdeckten Quasare unsichtbar ist, haben die Astronomen im Infrarot- und Röntgen-Bereich nach Anzeichen für den heißen Staub gesucht - solche Strahlen werden von der Verschleierung weniger stark beeinflusst.

Auf diese Weise fanden Treister und seine Leute heraus, dass die Zahl verdeckter Quasare im Vergleich zu denen, die nicht verdeckt sind, im frühen Universum bedeutend größer war als jetzt. "Theoretisch wussten wir, dass die Fusion massiver, Gas-reicher Galaxien in der Vergangenheit häufiger stattfand; unsere Beobachtungen passen also sehr gut in dieses Szenario", so Priyamvada Natarajan von der Yale University, die in Treisters Team mit forscht. "Wir wussten auch, dass dies für nahe gelegene Galaxien auf jeden Fall zutrifft", ergänzt David Sanders von der University of Hawaii, "aber diese Ergebnisse zeigen, dass das überall im Universum passiert."

Quasar-Stadien während einer Galaxien-Fusion (Illustration). Das stärkste Wachstum Schwarzer Löcher findet während dieser Quasar-Stadien statt: Während das Schwarze Loch zuvor "nur" die millionenfache Masse unserer Sonnen besitzt, kann sie zuletzt bis zu 10.000 mal größer sein.

Darüber hinaus haben die Forscher Bilder dieser weit entfernten Galaxien analysiert, die vom Hubble Space Telescope (mit der vor 10 Monaten installierten Wide Field Camera 3) aufgenommen wurden. Auf diesen Bildern zeigten sich auffällige Zeichen von galaktischen Interaktionen und Fusionen, die die Forschungshypothese der Gruppe bestätigten. Auf Grundlage theoretischer Überlegungen schätzten die Forscher, dass es ungefähr 100 Millionen Jahre dauert, bis die Strahlung eines wachsenden Schwarzen Loches den umgebenden Staub "fortgeweht" und den nackten Quasar freigelegt haben würde.

"Unsere Arbeit bestätigt, dass Galaxie-Fusionen bedeutsam für das Wachstum großer Schwarzer Löcher sind", so Natarajan. Die Fusionen seien grundlegend für die Evolution einer Galaxie und vergrößern die Masse ihres zentralen Schwarzen Loches sowohl während seiner verdeckten wie auch seiner unverdeckten Phase. (Stefan Höltgen)

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