Astronomen haben mit dem Chandra X-ray Observatory der NASA 51 Quasare untersucht und festgestellt, dass sie möglicherweise eine ungewöhnliche Population Schwarzer Löcher repräsentieren, die große Mengen Materie verschlingen. Quasare sind Objekte, die supermassive Schwarze Löcher enthalten und sehr hell in verschiedenen Wellenlängen leuchten. Durch die Untersuchung der Röntgen-Eigenschaften anhand von Chandra-Daten und deren Kombination mit Daten aus ultravioletten und optischen Beobachtungen versuchen Wissenschaftler, exakt zu bestimmen, wie diese großen Schwarzen Löcher im jungen Universum so rasch wuchsen.
Die Quasare in dieser Studie – darunter die drei auf den Chandra-Aufnahmen unten in der Grafik – liegen zwischen fünf Milliarden und 11,5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt. Diese Quasare wurden ausgewählt, weil sie in ultravioletten Wellenlängen ungewöhnlich schwache Emissionen bestimmter Atome zeigten, insbesondere Kohlenstoff. Zudem waren 65 Prozent der Quasare in dieser neuen Studie im Röntgenbereich viel schwächer (durchschnittlich 40 Mal schwächer) als typische Quasare.
Die schwachen atomaren Emissionen dieser Objekte im Ultraviolett- und Röntgenbereich könnten ein maßgeblicher Anhaltspunkt für die Frage sein, wie ein supermassives Schwarzes Loch Materie verschlingt. Computersimulationen zeigen, dass Materie bei geringen Zuflussraten in einer dünnen Scheibe in Richtung des Schwarzes Lochs wirbelt. Wenn die Zuflussrate jedoch hoch ist, kann sich die Scheibe dramatisch aufblähen und eine Torus- oder Donutform bilden, die den inneren Teil der Scheibe umgibt.
Dies wird in der künstlerischen Darstellung im oberen Teil der Grafik deutlich. Röntgenstrahlen, die in der weißen Region sehr nahe an dem Schwarzen Loch entstehen, werden durch den dicken, donutförmigen Teil der Scheibe erheblich blockiert, was den Quasar im Röntgenbereich ungewöhnlich schwach erscheinen lässt. Die Röntgenstrahlen werden auch daran gehindert, die Teilchen zu treffen, welche durch einen Wind aus den äußeren Gebieten der Scheibe weggeweht werden. Das resultiert in schwächeren Ultraviolettemissionen von Elementen wie Kohlenstoff.
Die wichtige Schlussfolgerung ist, dass diese Quasare mit “dicker Scheibe” Schwarze Löcher enthalten könnten, die mit außergewöhnlich hoher Geschwindigkeit wachsen. Die aktuelle Studie und vorherige Studien von anderen Teams sprechen dafür, dass solche Quasare im jungen Universum, etwa eine Milliarde Jahre nach dem Urknall, häufiger vorgekommen sein könnten. Ein derart schnelles Wachstum könnte auch die Existenz riesiger Schwarzer Löcher in noch jüngeren Zeiten erklären.
Eine Abhandlung, die die Ergebnisse beschreibt, erscheint in einer kommenden Ausgabe des Astrophysical Journal und ist online verfügbar. Die Autoren sind Bin Luo (Pennsylvania State University), Niel Brandt (Pennsylvania State University), Patrick Hall (York University), Jianfeng Wu (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), Scott Anderson (University of Washington), Gordon Garmire (Pennsylvania State University), Robert Gibson (University of Washington), Richard Plotkin (University of Michigan), Gordon Richards (Drexel University), Don Schneider (Pennsylvania State University), Ohad Shemmer (University of North Texas) und Yue Shen (Carnegie Observatories).
Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville (Alabama) leitet das Chandra-Programm für das Science Mission Directorate der Agentur in Washington. Das Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge (Massachusetts) steuert Chandras Wissenschafts- und Flugoperationen.
Video-Link: https://youtu.be/Tj_msOhnfFk
Videobeitrag über die aktuelle Studie. (NASA / CXC / A. Hobart)
Quelle: http://chandra.harvard.edu/photo/2015/3quasars/
(THK)
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