Jede massereiche Galaxie besitzt ein Schwarzes Loch in ihrem Zentrum, und je massereicher die Galaxie ist, desto größer ist ihr Schwarzes Loch. Aber warum gibt es diesen Zusammenhang? Letztendlich ist das Schwarze Loch Millionen Mal kleiner und masseärmer als seine Heimatgalaxie.
Eine neue Studie über footballförmige Sternansammlungen, sogenannte elliptische Galaxien, gibt neue Einblicke in die Beziehung zwischen einer Galaxie und ihrem Schwarzen Loch. Die Untersuchung zeigt, dass die unsichtbare Hand der Dunklen Materie irgendwie das Wachstum des Schwarzen Lochs beeinflusst.
“Es scheint eine rätselhafte Beziehung zwischen der Menge Dunkler Materie in einer Galaxie und der Größe ihres zentralen Schwarzen Lochs zu geben, obwohl beide Phänomene in völlig verschiedenen Größenmaßstäben agieren”, sagte der leitende Autor Akos Bogdan vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).
Diese neue Forschungsarbeit wurde geplant, um eine Kontroverse direkt vor Ort anzugehen. Vorherige Beobachtungen hatten einen Zusammenhang zwischen der Masse des zentralen Schwarzen Lochs und der Gesamtmasse der Sterne in elliptischen Galaxien gefunden. Neuere Studien ließen jedoch auf eine enge Verbindung zwischen der Masse des Schwarzen Lochs und der Masse des Halos aus Dunkler Materie in einer Galaxie schließen. Es war unklar, welche Beziehung dominierte.
In unserem Universum überwiegt Dunkle Materie die normale Materie (die Dinge, die wir um uns herum sehen) um einen Faktor von 6:1. Nur aufgrund ihrer gravitativen Auswirkungen wissen wir, dass Dunkle Materie existiert. Sie hält Galaxien und Galaxienhaufen zusammen. Jede Galaxie ist von einem Halo aus Dunkler Materie umgeben, der die Masse von bis zu einer Billiarde Sonnen aufweist und sich hunderttausende Lichtjahre weit erstreckt.
Um den Zusammenhang zwischen den Halos aus Dunkler Materie und supermassiven Schwarzen Löchern zu erforschen, untersuchten Bogdan und sein Kollege Andy Goulding von der Princeton University mehr als 3.000 elliptische Galaxien. Sie verwendeten die Bewegungen von Sternen als Anhaltspunkt, um die Massen der zentralen Schwarzen Löcher in den Galaxien zu bestimmen. Röntgenbeobachtungen von heißem Gas, das die Galaxien umgibt, halfen bei der Massenbestimmung des Halos aus Dunkler Materie: Je mehr Dunkle Materie eine Galaxie besitzt, desto mehr heißes Gas kann sie festhalten. Die Wissenschaftler fanden einen ausgeprägten Zusammenhang zwischen der Masse des Halos aus Dunkler Materie und der Masse des Schwarzen Lochs – eine Beziehung, die stärker ist als jene zwischen einem Schwarzen Loch und den Sternen in einer Galaxie allein.
Diese Beziehung hängt wahrscheinlich mit der Art und Weise zusammen, wie elliptische Galaxien wachsen. Eine elliptische Galaxien entsteht, wenn kleine Galaxien miteinander verschmelzen und ihre Sterne und Dunkle Materie sich vermischen. Weil die Masse der Dunklen Materie alles andere überwiegt, gestaltet sie die neu gebildete elliptische Galaxie und steuert das Wachstum des zentralen Schwarzen Lochs. “Dadurch erschafft der Verschmelzungsprozess eine gravitative Blaupause, der die Galaxie, die Sterne und das Schwarze Loch folgen werden, um sich selbst aufzubauen”, erklärte Bogdan.
Die Abhandlung, welche diese Forschungsarbeit beschreibt, wurde zur Veröffentlichung im Astrophysical Journal freigegeben. Das Ergebnis stützt sich auf Daten des Sloan Digital Sky Survey und des All-sky Survey, welcher von dem Röntgensatelliten ROSAT durchgeführt wurde.
Das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) mit Hauptsitz in Cambridge (Massachusetts) ist eine gemeinschaftliche Zusammenarbeit zwischen dem Smithsonian Astrophysical Observatory und dem Harvard College Observatory. Wissenschaftler aus sechs Forschungsabteilungen studieren hier den Ursprung, die Entwicklung und das endgültige Schicksal des Universums.
Quelle: https://www.cfa.harvard.edu/news/2015-07
(THK)
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