Aktive Galaktische Kerne - Quasare - supermassive Schwarze Löcher

[H.J.Kemm]

Moin,

Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass jede Galaxie, ausgenommen sind die irregulären und die Zwerggalaxien, ein *Scharzes Loch* beherbergt.

Bisher ungeklärt ist die Frage, wie und wann diese exotischte Objekte entstanden sind. Auch unklar ist, wie gross sie in der Gründungsphase waren und wie gross sich sich letztendlich weiterentwickeln. Manche zentralen Schwarze Löcher erreichen inzwischen mehrere Millionen /  Milliarden M_So.


Künstlerische Darstellung eines Schwarzen Lochs
Bild: NASA/CXC/MPI für extraterrestrische Physik

Fest steht, dass Schwarze Löcher nicht nur als vergleichsweise massearme Überreste von Sternexplosionen (Supvernovae) durch die Galaxien driften, sondern auch als riesige Schwerkraftzentren den Mittelpunkt der meisten Galaxien bilden.

Wie bereits frühere Analysen der Schwarzen Löcher in den Galaxien unserer kosmischen Umgebung zeigte, gibt es einen engen Zusammenhang zwischen den Massen der zentralen Schwarzen Löcher und einigen physikalischen Eigenschaften der Galaxienzentren. Die Gesamtmasse der Sterne des galaktischen Zentrums und jene des Schwarzen Loches bilden ein nahezu festes Verhältnis.

Dass dieses Massenverhältnis möglicherweise einer kosmischen Entwicklung unterworfen ist, vermuten Forscher schon seit längerem. Einem Konsortium aus internationalen Forschern ist es nun gelungen, diese Hypothese auf soliden Grund zu stellen.

Eine Abhandlung darüber gibt es in MPE: Aktuelles vom 21. Januar 2010   >>>

Jerry

  

[H.J.Kemm]

Moin,

1992 sahen Wissenschaftler in der *Andromeda Galaxie* (M 31) einen nova-artigen Helligkeitsausbruch, der aber untypisch war. Bei weiteren Untersuchungen wurde dann festgestellt, dass es sich hierbei nicht um ein Objekt *in* M 31 handelt, sondern, dass dies Objekt *hinter* M 31 liegen muss. Anhand des  Spektrums, das mit dem 3.5-m-Teleskop des Apache Point Observatory aufgenommen wurde, zeigte letztendlich einen weit entfernten Quasar, dessen Licht durch M 31 durchstrahlte.


Bild: Der Quasar J004457+4123 (eingekreistes Objekt auf dem Bild oben links) erscheint als ein schwaches Lichtpünktchen, das auf den Himmelsaufnahmen nicht von der riesigen Anzahl der Sterne der Andromedagalaxie (rechts) zu unterscheiden ist. (Quelle: TLS Tautenburg)

Das war natürlich eine grosse Überraschung und die Wissenschaftler suchten nach einer plausiblen Erklärung.
Als eine Ursache dieses extrem starken Helligkeitsausbruches könnte ein kosmischer Sonderfall vorliegen. Ein Riesenstern könnte dem supermassereichen *Schwarzen Loch* in *J004457+4123* zu nahe gekommen sein und wurde dabei regelrecht *aufgewickelt*. Damit könnte eigentlich bestätigt sein, dass es Schwarze Löcher geben muss, denn kein anderes Objekt könnte solch eine Situation herbeiführen.


Bild: Schnappschuss aus einer Simulation zur Illustration eines Lichtblitzes, der entsteht wenn ein Stern in der Nähe eines Schwarzen Lochs auseinander gerissen wird. (Quelle: ESA und Stefanie Komossa, MPE)

Jerry

[H.J.Kemm]

Moin,

Astronomen haben erstmals Objekte beobachtet, bei denen es sich um eine frühe, primitive Vorform moderner Quasare zu handeln scheint.

Mit dem Weltraumteleskop Spitzer haben die Astronomen  Infrarotlicht dieser weit entfernten Quasare aufgefangen. Da der typische heisse Staub fehlte, war klar, dass es sich hierbei um sehr junge primitive Quasare handelt: Das frühe Universum enthielt überhaupt keinen Staub, und auch die ersten Quasare sollten dementsprechend zwar sehr heiß und hell sein, aber keine Staubpartikel enthalten. Die Existenz solcher staubfreien Quasare war seit längerem vermutet worden. Allerdings hatte man sie noch nie zuvor beobachten können. Die beiden Schwarzen Löcher sind 12,7 Mrd. Jahre von der Erde entfernt.

Mehr Information >>> Feuer ohne Rauch

Die hier beschriebenen Ergebnisse erscheinen am 18. März 2010 als Jiang et al. »Dust-Free Quasars in the Early Universe« in der Fachzeitschrift Nature.

Jerry

[H.J.Kemm]

Moin,

Nachtrag zum vorherigen Beitrag:



Die eingezeichneten Kurven geben die Vorhersagen der Modelle für die Fälle wieder, dass Staub vorhanden oder nicht vorhanden ist. Im linken Bild das Spektrum des Quasars *J1250+3130* (jüngerer Quasar). Der orangefarbene Teil der Kurve zeigt den charakteristischen Buckel für heißen Staub. Im rechten Bild das Spektrum von *J0005-0006*; der Buckel fehlt, die Kurve verläuft gerade weiter - ein Hinweis darauf, dass dieser Quasar so gut wie staubfrei ist.


*J0005-0006* - Bild: MPIA/M. Pössel aus Daten des SDSS (RGB aus den Filterbändern z, i und r).


*J0303-0019* - Bild: MPIA/M. Pössel aus Daten des SDSS (RGB aus den Filterbändern z, i und r).

Jerry

[H.J.Kemm]

Moin,

Wissenschaftlern ist bekannt, dass die extrem hell leuchtenden Zentren in fernen Milchstrassen *Quasare*, gewaltige *Scharze Löcher*, sind. Aktive Galaxien unterscheiden sich von normalen Galaxien dadurch, dass dieser *Quasar* mit der Zeit an Masse zunimmt, da Materie aus der umgebenden Galaxie durch die Gravitation des Schwarzen Loches angezogen wird. Aber da war noch eine Ungewissheit, denn woher sollte der ständige Nachschub an Materie kommen.

Durch die 508. Beobachtung von *Swift* vor wenigen Tagen meinen die Wissenschaftler diesem Problem auf die Spur gekommen zu sein. Sie sagen nun, dass diese supermassiven *SL´s* durch den Zusammenschluss von 2 kollidierenden bzw. verschmelzenden Galaxien mit soviel Materie gefüttert werden, dass sie über einen sehr langen Zeitraum leuchten können.

Weitere Untersuchungen zeigen, dass vielleicht 60 % aller Galaxien in den nächsten Milliarden Jahren verschmelzen.
In der nächsten Nachbarschaft trifft es dann ja auch unsere Milchstrasse wenn sie mit Messier 31 (Andromeda-Galaxie) kollidiert.


Bild: von *Swift* beobachtete aktive galaktische Kerne (eingekreist) im harten Röntgenbereich; Galaxien im  Prozess der Zusammenführung
NASA / Swift / NOAO / Michael Koss und Richard Mushotzky (Univ. of Maryland)

Hier wird der Zusammenschluss von 2 Galaxien simuliert >>>

Jerry 
   

[GG]

Das haben wir in deutsch auch seit gestern schon im Portal: http://www.raumfahrer.net/news/astronomie/27052010210100.shtml.

[TH]

Hi!

Nach neuesten Erkenntnissen des JPL in Pasadena, Kalifornien, haben Schwarze Löcher, die sich retrograd zu ihrer Akkretionsscheibe drehen, größere Jets als andere. Bis jetzt glaubte man ja, dass die Größe und Stärke der Jets von der Rotationsgeschwindigkeit abhängt.

Die komplette Meldung findet ihr hier.

lg

[Ensi]

weiss man wie supermassive SL entstanden sind?

haben sie womöglich als stellares SL angefangen und sind über milliarden jahre gewachsen?

oder wäre es möglich, dass sie direkt aus einer mächtigen Gaswolke geboren werden?
(wobei es auch hier ein kurzes "sternaretiges" Stadium gegeben haben muss)


Sind die supermassiven SL eine bedingung für spiralgalaxien?


weiss hier jemand etwas?
oder stochert die wissenschaft im nebel?


mfg
ensi

[TH]

Sind die supermassiven SL eine bedingung für spiralgalaxien?

Mit dieser Frage hast du genau "ins Schwarze" getroffen. Eine große Frage der Astronomie ist:
Was war zuerst: Das SL oder die Galaxie?

Die Wahrheit ist: "Wir" wissen es noch nicht genau. Einerseits sammelt sich Materie nur um einen Massepunkt (also ein SL); andererseits aber kann es kein SL ohne Materie geben.

lg

[H.J.Kemm]

Moin,


Welten im Zusammenstoß: Verschmelzende Galaxien - hier das System *NGC 2207* im Sternbild großer Hund - sind wahrscheinlich die Vorläufer für aktive Galaxienkerne.
Bild: ESO

Astronomen glauben, dass eine sehr starke Strahlung beim Einfall von Materie auf ein besonders schweres *Schwarzes Loch* im Zentrum von aktiven Galaxien entsteht. Bisherige Studien deuten darauf hin, dass die Geburt und Entwicklung der Galaxien und ihrer zentralen *SL* in engem Zusammenhang stehen. Es gibt allerdings verschiedene Möglichkeiten, wie das innerhalb der Galaxie verteilte Gas zum *SL* gelangt. Die Forscher wussten bisher noch nicht, welcher dieser Mechanismen in welchem Entwicklungsstadium einer Galaxie vorherrscht. Die beiden wichtigsten Wege sind entweder interne Störungen, etwa Instabilitäten in der galaktischen Scheibe, oder Verschmelzungen und gravitative Wechselwirkungen zwischen engen Galaxienpaaren.

Eine Analyse der räumlichen Verteilung von 199 ausgewählten Galaxien zeigt nun zum ersten Mal ein unverfälschtes Bild der gemeinsamen Entwicklung der Galaxien und ihrer aktiven Kerne im nahen Universum. Danach beherbergen die aktiven Galaxien in ihren Zentren *SL* mit typischerweise ~ 300 Millionen M_So.

Beim Vergleich der Beobachtungsdaten mit Vorhersagen aus theoretischen Modellen fanden die Wissenschaftler heraus, dass das wahrscheinlichste Szenario für den Ursprung der lokalen aktiven Galaxien eine kosmische Kollision ist. Die aktiven Galaxienkerne schalteten sich vor rund 700 Millionen Jahren nach der Verschmelzung von großen Galaxien ein und leuchteten in ihrem ersten Lebensabschnitt sehr hell und dabei gewannen sie den größten Teil ihrer Masse.

Noch mehr Informationen >>>

Jerry
 

[Meagan]

Sind die supermassiven SL eine bedingung für spiralgalaxien?

Bisher sind wohl in nahezu allen Galaxien SL's gefunden worden. Also scheint es wohl einen kausalen Zusammenhang zu geben.

weiss man wie supermassive SL entstanden sind?

haben sie womöglich als stellares SL angefangen und sind über milliarden jahre gewachsen?

Wir können schon froh darüber sein, daß wir wissen , daß es sie gibt. Immerhin lassen sie sich nicht direkt beobachten. Alles hinter dem Ereignishorizont ist einfach nur schwarz. Was Forscher aber beobachtet haben sind extreme Bahnen von Sternen, die um ein massives Gravitationszentrum kreisen. Daß es bei stark exzentrischen Bahnen , massiven Gravitationsfeldern und einer chaotischen Anordnung der Objekte , die das SL umkreisen, zwangsläufig zu Kollisionen kommen muß, ist unvermeidlich. Das Gravitationsfeld eines SL ist sogar in der Lage einen Stern zu zerreißen.

Kurz gesagt, all das landet früher oder später hinter dem Ereignishorizont. Und alles was so ein Ding tut ist immer weiter zu wachsen. Wie groß so ein SL war, als es geboren wurde ist, da es keine verwertbaren Daten (mehr) gibt, einfach nicht zu sagen.

oder wäre es möglich, dass sie direkt aus einer mächtigen Gaswolke geboren werden?
(wobei es auch hier ein kurzes "sternaretiges" Stadium gegeben haben muss)

Das halte ich für durchaus vorstellbar.

[greatattraktor]

Sind die supermassiven SL eine bedingung für spiralgalaxien?

haben sie womöglich als stellares SL angefangen und sind über milliarden jahre gewachsen?

Die Kenntnis ist, daß Schwarze Löcher nach dem Sterntod von Sternen größer 3,2 fache Sonnenmasse entstehen. Aber dann sind sie ja noch keine supermassive Schwarze Löcher. Sie werden erst dann zu solchen, wenn sie über eine gewisse Zeit ständig neue Materie aufnehmen.
Was ich noch nicht ganz verstanden habe ist, daß supermassive Schwarze Löcher nur im Zentrum von Galaxien vorhanden sind, obwohl ja nicht dort unbedingt die meisten Sterne sterben (also Schwarze Löcher entstehen). Somit müßten die entstandenen Schwarzen Löcher, die weiter vom Zentrum der Galaxie entstanden sind, irgendwie in das Zentrum gelangen um sich dann mit einem bereits vorhandenen Schwarzen Loch zu vereinen, welches dann größer wird und durch die Gravitation neue, aber noch kleine Schwarze Löcher anzieht und diese dann schluckt.     

[H.J.Kemm]

Moin,

hier etwas zur Weiterbildung in dieser Sache >>> Ein gemeinsames Modell für die Entwicklung von Galaxien, aktiven Galaxienkernen und supermassiven schwarzen Löchern

Ich setze ungern nur den Link zu solch aktuellen Themen, aber in diesem Fall ist das wohl so ok. Wir können dann ja weiter diskutieren.

Jerry

[H.J.Kemm]

Moin,

die Galaxie *M 87* (NGC 4486) ist eine sehr aktive Galaxie, die als Radioquelle auch als *Virgo A* bezeichnet wird.
Über sie haben wir hier in der RaumCon schon häufig geschrieben, siehe:
Galaxien-Crash / Antwort #57
Galaxie mit Fahne / Antwort #3
Aktive Galaktische Kerne - Quasare - supermassive Schwarze Löcher
Antwort #34
Schwarze Löcher / Antwort #84


M 87 Galactic Super-volcano in Action



Im grossen Bild das Zentrum von M 87, mit gelben Strichen hervorgehoben, befindet sich das Schwarze Loch, dessen Jets hell hervortreten (12 Uhr und 5 Uhr). Klar erkennbar ist auch eine Eruptionswolke, entstanden vor ~ vor elf Mio Jahren, wo das Schwarze Loch einige hundert Mio MS_o an Gas ausgetossen hat. Die große Stoßwelle geht auf einen Ausbruch vor rund 150 Mio Jahren zurück. Die jüngere Ausbruchswolke leuchtet wegen ihrer hohen Temperatur hell im Röntgenlicht und ist auf dem kleinen Bild in blau dargestellt (Chandra).
Das Interferometer VLA hat im Radiowellenbereich, im kleinen Bild in rot, strahlende Elektronen festgehalten, die sich im Magnetfeld der Akkretionsscheibe um das zentrale Schwarze Loch bewegen.

Mehr Info: Chandra


Jerry






  

[H.J.Kemm]

Moin,


Bild: How The First Super-Massive Black Holes Were Born / Public release date: 25-Aug-2010 / Ohio State University / journal Nature

When galaxies collide

In diesem Bericht geht es um ein Modell, nach dem die supermassiven schwarzen Löcher durch die Verschmelzung zweier Protogalaxien entstanden sein können. Auch ein Video ist anzuschauen.



Superschwere schwarze Löcher im Zentrum von manchen Galaxien geben den Forschern noch immer Rätsel auf. So ist nicht klar, wieso die Masse schwarzer Löcher so ungeheuer gross ist.

In der Simulation haben die Wissenschaftler jetzt diesen Ablauf erkannt: Nach der ersten Begegnung entfernen sich die Galaxien zunächst wieder, um dann bei einer zweiten oder weiteren Begegnung und anschließenden Verschmelzung zusammenzufallen. Die Schwerkraft treibt dabei Gas ins Zentrum der Galaxienkerne und führt zur Bildung ausgedehnter Gezeitenarme. In der Quasar-Phase gewinnen die Schwarzen Löcher stark an Masse. Diese Phase dauert bis zu 400 Millionen Jahre und setzt genügend Energie frei, um das Gas aufzuheizen und in den Raum zu schleudern. Zurück bleibt eine Galaxie, die kaum noch freies Gas enthält und in deren Zentrum die beiden riesigen schwarzen Löcher verschmolzen sind mit Milliarden Sonnenmassen und einer Ausdehnung von bis zu 500 Lichtjahren.

Jerry