Eine aktuelle Studie zeigt, dass hochaktive supermassive schwarze Löcher, die für die Erzeugung von Quasaren im Zentrum von Galaxien verantwortlich sind, möglicherweise die chemische Evolution dieser Galaxien erheblich verändern.
Die Forschung, geleitet vom Zentrum für Astrobiologie (CAB) in Spanien, wurde in Zusammenarbeit mit dem Institut für Astrophysik von Andalusien (IAA), GRANTECAN und dem Institut für Astronomie und Astrophysik der Akademie Sinica in Taiwan durchgeführt.
Quasare gehören zu den hellsten Objekten im Universum und verfügen über ein supermassives schwarzes Loch in ihrem Zentrum, dessen Masse von Millionen bis Milliarden Sonnenmassen reicht, umgeben von einer Akkretionsscheibe aus Gas. Die intensive Gravitation des schwarzen Lochs erzeugt extreme Temperaturen und Drücke in der Scheibe, was zu intensiver Strahlung und Phänomenen wie relativistischen Jets und kosmischen Winden führt, die große Mengen an Energie in die Galaxie einspeisen.
Das Team kartierte die relativen Mengen von Sauerstoff und Stickstoff im Gas der aktiven Galaxie SDSS 1430+1339, die von Freiwilligen des Bürgerwissenschaftsprojekts Galaxy Zoo entdeckt wurde und über eine Milliarde Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Dieser Quasar, umgangssprachlich 'Teacup' genannt, zeichnet sich durch eine Blase aus heißem, ionisiertem Gas mit einem Durchmesser von über dreißigtausend Lichtjahren aus, die seinen aktiven Kern umgibt.
Diese Blase ist mit einem massiven Fluss von Energie und Hochgeschwindigkeits-Partikeln verbunden, der durch die Aktivität seines supermassiven schwarzen Lochs erzeugt wird. Die Daten zeigen, dass dieser Fluss, als 'Superwind' bezeichnet, als leistungsstarker Mechanismus zur Energieeinspeisung in die gesamte Galaxie wirkt und die chemische Zusammensetzung des Gases beeinflusst.
Montserrat Villar, eine Forscherin am CAB und Hauptautorin, erklärte: 'Unsere Studie zeigt, dass dieser Superwind die chemische Zusammensetzung des Gases beeinflusst, während er durch die Galaxie zieht und enorme Distanzen erreicht.' Sie merkte an, dass ein ähnliches Phänomen im Herzen der Milchstraße schwere Elemente in einem riesigen Volumen, einschließlich unseres Sonnensystems, kontaminieren könnte.
Die beobachteten Variationen in den Mengenverhältnissen von Sauerstoff und Stickstoff in der Teacup-Galaxie können mit verschiedenen Szenarien übereinstimmen, in denen die Aktivität des supermassiven schwarzen Lochs als der endgültige Mechanismus für die chemische Anreicherung des Gases wirkt, selbst über große Distanzen hinweg.
Die Mitautorin Sara Cazzoli vom IAA betonte die Bedeutung des Verständnisses, wie supermassive schwarze Löcher die Evolution von Galaxien regulieren, und erklärte, dass die Studie direkte Beweise für ihren Einfluss auf die chemische Evolution liefert.
Das Team nutzte Daten der Integralfeldspektroskopie vom MUSE-Instrument am Very Large Telescope (VLT) in Chile, das eine detaillierte Untersuchung des schwachen ionisierten Gases um aktive Galaxien wie Teacup ermöglicht hat.
Die Analyse der relativen Häufigkeit und Verteilung schwerer Elemente im Gas von Galaxien ist entscheidend für die Rekonstruktion ihrer chemischen Evolutionsgeschichte, die für die Bildung von Sternen und Planeten von zentraler Bedeutung ist.
Villar schloss: 'Diese Studie ist erst der Anfang, da sie auf viele andere Galaxien ausgeweitet werden kann. Wir verfügen über die theoretischen Werkzeuge und die notwendigen Daten, um zu untersuchen, ob ähnliche Phänomene in verschiedenen Epochen der kosmischen Geschichte aufgetreten sind.'