Einer der zuverlässigsten Hinweise darauf, dass sich im Zentrum einer Galaxie ein supermassives Schwarzes Loch befindet, sind gebündelte Materieausströmungen - sogenannte Jets. Einige Schwarze Löcher sind extrem aktiv, verschlingen das Material aus ihrer Umgebung und feuern Hochgeschwindigkeits-Jets ab, während andere ruhig und untätig ihr Dasein fristen. Aber warum ist das so? Warum sind einige Schwarze Löcher so gierig, während andere fast verhungern? Das anerkannte Modell, das die Eigenschaften aktiver Galaxien erklären soll, besagt, dass das Zentrum von einem Donut-förmigen Staubring umgeben ist, einem sogenannten Torus. Wie diese Staubstrukturen entstehen und vor allem wie sie erhalten bleiben, war bislang nicht klar.
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- Künstlerische Darstellung des Zentrums von Cygnus A, einschließlich des Staubrings, dem Torus, und der zentralen Jets. Angedeutet sind auch die Magnetfelder zu sehen, die den Staub im Innern der Galaxie
- gefangen halten und somit das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie füttern. Copyright: NASA / SOFIA / Lynette Koch.
Aktuelle Beobachtungen von der aktiven Galaxie Cygnus A mit SOFIA (Stratosphären Observatorium
für Infrarot Astronomie) gehen dieser Frage nach und zeigen, dass Magnetfelder dafür verantwortlich
sein könnten. Demnach schließen Magnetfelder den Staub im Zentrum dieser aktiven Galaxie ein und
bündeln ihn so, dass sich das supermassive Schwarze Loch an diesem Material bedienen kann.
Tatsächlich scheint einer der fundamentalen Unterschiede zwischen aktiven Galaxien wie Cygnus A und
ihren weniger aktiven Verwandten, wie unserer eigenen Milchstraße, das Vorhandensein oder Fehlen
eines starken Magnetfeldes um das Schwarze Loch zu sein.
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- Zwei übereinander gelegte Bilder von Cygnus A. Die Jets der Galaxie leuchten im Radiowellenlängenbereich (rot). Nicht aktive Galaxien, wie unsere eigene Milchstraße, haben keine solchen Jets, die mit Magnetfeldern zusammenhängen können. In gelb sind die Hintergrundsterne und das Zentrum von Cygnus A zu sehen - letzteres ist im sichtbaren Bereich von Staub verhüllt. Das von SOFIA beobachtete Gebiet befindet sich in dem kleinen roten Punkt in der Mitte. Copyright: Optisches Bild: NASA / STSiC; Radio Bild: NSF / NRAO / AUI / VLA
Zwar haben Astronomen solche kosmischen Magnetfelder bereits mit Hilfe polarisierter Strahlung
im optischen sowie im Radiobereich vermessen, aber diese Wellenlängen sind entweder zu kurz oder zu
lang, um den Staubtorus direkt beobachten zu können. Die von SOFIA beobachteten infraroten
Wellenlängen dagegen sind ideal für derartige Untersuchungen. Die neue hochauflösende Kamera HAWC+
(High-resolution
Airborne
Wideband
Camera-plus) an Bord von SOFIA ist zudem besonders empfindlich für polarisierte
Infrarotemission von Staubteilchen, die durch Magnetfelder ausgerichtet sind. Aktuelle
Beobachtungen des Zentrums von Cygnus A mit HAWC+ von einem Forscherteam um Enrique
Lopez-Rodriguez, Wissenschaftler am SOFIA Science Center, zeigen tatsächlich Infrarotstrahlung, die
von einer gut ausgerichteten staubigen Struktur dominiert wird. Durch die Kombination dieser
Ergebnisse mit Archivdaten der Weltraumteleskope Herschel und Hubble sowie des Gran Telescopio
Canarias konnten die Astronomen zeigen, dass diese gewaltige aktive Galaxie mit ihren
charakteristischen Jets in der Lage ist, den verdunkelnden Staubtorus mit Hilfe von Magnetfeldern
im Innern der Galaxie zu halten und somit das supermassive Schwarze Loch im Zentrum zu füttern. "Es
ist immer aufregend, etwas völlig Neues zu entdecken", meint Enrique Lopez-Rodriguez. "Unsere
Beobachtungen von HAWC+ sind einzigartig. Sie zeigen uns, wie die Infrarotpolarisation zur
Erforschung von Galaxien beitragen kann."
Da Cygnus A die nächstgelegene, mächtigste aktive Galaxie ist, ist sie der perfekte Ort, um
die Eigenschaften supermassiver Schwarzer Löcher und den Einfluss, den Staubringe und
Magnetfelder dabei haben, zu untersuchen. Allerdings sind weitere Beobachtungen von anderen
Galaxien notwendig, um das Bild zu vervollständigen, wie Magnetfelder die Entwicklung der Umgebung
um supermassive Schwarze Löcher im Detail beeinflussen. Wenn HAWC+ stark polarisierte
Infrarotemissionen in den Zentren anderer aktiver Galaxien messen würde, aber nicht in ruhigen
Galaxien, würde dies bedeuten, dass Magnetfelder die Fütterung von Schwarzen Löchern regulieren
können. Das aktuell anerkannte Modell zu aktiven Galaxien wäre dadurch bestätigt.
Weitere Links
- Wissenschaftliche Veröffentlichung zu diesen Ergebnissen: The Highly Polarized Dusty Emission Core of Cygnus A; Lopez-Rodriguez, Enrique, et al., 2018, ApJL, 861, L23
- Magnetic Fields Confine the Torus at the Core of Cygnus A - SOFIA Science Center – Science Archive
- HAWC+ Instrumentenseite des SOFIA Science Center
Weitere SOFIA Links
| Contact | Dörte Mehlert, Email: mehlert@dsi.uni-stuttgart.de; Tel.:0711 - 685-69632 |
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