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Astronomie+Physik

Seltsame Staubströme

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Künstlerische Darstellung von NGC 3783. Credit: ESO/M. Kornmesser
Geheimnisvoll, gefräßig und kaum vorstellbare Dimensionen – Schwarze Löcher sind Superstars der Astronomie. Nun berichtet ein internationales Forscherteam über eine neue mysteriöse Eigenschaft der besonders großen Gravitationsmonster: Sie saugen offenbar nicht nur Materie ein, sondern senden auch Staubströme aus. Dies stellt eine Herausforderung für die derzeitigen Theorien dar, wie extrem massereiche Schwarze Löcher sich entwickeln und mit ihrer Umgebung wechselwirken.

Die Forschung der letzten 20 Jahre hat gezeigt, dass sich in den Zentren fast aller Galaxien riesige Schwarze Löcher befinden. Einige von ihnen wachsen, indem sie sich Materie aus ihrer Umgebung einverleiben. Dabei entstehen die energiereichsten Objekte des Universums: aktive Galaxienkerne (Active Galactic Nuclei, kurz AGN). Die zentralen Regionen dieser Objekte sind von einem Ring aus kosmischem Staub umgeben. Ähnlich wie Wasser, das einen Wirbel um den Abfluss eines Waschbeckens bildet, wird diese Materie vom AGN aus seiner Umgebung angezogen. Die aktuelle Studie belegt nun, dass diese Galaxienkerne aber noch komplexere Effekte verursachen.

Die Beobachtungen basiert auf Daten des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte ESO auf dem Paranal in Chile. Es hat die detailliertesten Aufnahmen des Staubs um ein riesiges Schwarzes Loch im Zentrum einer aktiven Galaxie geliefert, die jemals gemacht wurden. Es handelt sich dabei um die Galaxie NGC 3783, die sich im im Sternbild Centaurus befindet. In den Bildern fanden die Astronomen um Sebastian Hönig von der University of California in Santa Barbara wie erwartet leuchtenden Staub in einem ringförmigen Torus um das Schwarze Loch vor – doch überraschenderweise auch über- und unterhalb dieses Gebildes.

Die Materie des Torus war 700 bis 1.000 Grad Celsius heiß, der Staub über und unter diesem Ring hatte dagegen Raumtemperatur, zeigten die Infrarotaufnahmen. Den Forschern zufolge bildet er einen kühlen Wind, der von den Polen des Schwarzen Lochs aus nach außen strömt. „Wir konnten die detaillierten Beobachtungen des kühlen Staubs im mittleren Infrarotbereich mit ähnlich detaillierten Beobachtungen des sehr heißen Staubs um einen aktiven Galaxienkern vereinen“, resümiert Hönig.

Staubiger Wind durch intensive Strahlung

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Dieser Wind muss eine wichtige Rolle in der komplexen Beziehung zwischen dem Schwarzen Loch und dessen Umgebung spielen, sagen die Wissenschaftler. Das Schwarze Loch stillt zwar seinen großen Hunger mit dem umliegenden Material, gleichzeitig scheint die dadurch verursachte intensive Strahlung das Material aber auch wegzublasen. Es ist nach wie vor unklar, wie diese zwei Mechanismen zusammenspielen und extrem massereiche Schwarze Löcher wachsen und sich innerhalb von Galaxien entwickeln lassen.

Die neuen Beobachtungen könnten nun zu einem ganz neuen Verständnis von aktiven Galaxienkernen führen: Sie sind ein direkter Nachweis dafür, dass Staub von intensiver Strahlung weggestoßen wird. Modelle, die die Staubverteilung und das Wachstum solcher Schwarzer Löcher und deren Entwicklung beschreiben, müssten diesen neuentdeckten Aspekt nun berücksichtigen, sagen die Forscher. „Ich freue mich schon auf das Instrument MATISSE, das es uns ermöglichen wird, alle vier VLT-Hauptteleskope auf einmal zusammenzuschließen und gleichzeitig im nahen und mittleren Infrarot zu beobachten, was uns noch viel detaillierte Daten liefern wird”, sagt Hönig.

Sebastian Hönig (niversity of California in Santa Barbara) et al.: The Astrophysical Journal, 771:87 (15pp), 2013 July © wissenschaft.de – Martin Vieweg
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