Magnetfelder füttern supermassives Schwarzes Loch

Ein Schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie spielt eine wichtige Rolle, insbesondere für ihre Lebensdauer, da es Staub und Gas in seiner Umgebung auffrisst und nicht genug Materie für die Bildung neuer Sterne zurücklässt. Eine Information der Universität Stuttgart, Deutsches SOFIA Institut.

Quelle: Universität Stuttgart.

Gasströme außerhalb und innerhalb des Starburst-Rings (Farbskala) der Spiralgalaxie NGC 1097 folgen dem Magnetfeld und versorgen das supermassive Schwarze Loch mit Materie aus der Galaxie. Copyright: NGC 1097: ESO/Prieto et al. (Farbskala). (Foto: NGC 1097: ESO/Prieto et al.; Magnetfeldlinien: Lopez-Rodriguez et al.)

Scheibengalaxien besitzen zusätzlich neben ihren Spiralstrukturen häufig im Innenbereich einen Balken, der den Materietransport in Richtung Galaxienzentrum zusätzlich unterstützt. Die Spiralgalaxie NGC 1097 besitzt einen solchen Balken, der im Innern in einen Starburst-Ring mündet, in dem intensive Sternentstehung stattfindet.

Orientierungen des Magnetfelds innerhalb des Starburst-Rings von NGC 1097. Die blauen Linien zeigen polarimetrische Daten von SOFIA im fernen Infrarot, während die roten und orangen Linien polarimetrische Radiobeobachtungen darstellen. Das gemessene Magnetfeld zeigt im fernen Infrarot eine andere Konfiguration als im Radiobereich. (Copyright: Lopez-Rodriguez et al.
Foto: Lopez-Rodriguez et al.)

Auch Magnetfelder können die Schwerkraft bei der Versorgung von Schwarzen Löchern unterstützen, indem sie Materie ins Innere der Galaxie leiten. Polarimetrische Vermessungen des kühleren Gases in den Spiralarmen von NGC 1097 mit Hilfe von Radioteleskopen enthüllen in der Tat ein Magnetfeld, dass entlang der Spiralarme der Galaxie ausgebildet ist. Die magnetischen Strukturen im heißeren dichteren Bereich nahe des Zentrums – dort wo der Balken der Galaxie auf den Starburst-Ring im Zentrum stößt – können jedoch nur mit Hilfe von ferninfraroten Beobachtungen detailliert charakterisiert werden. Dazu hat ein Team um Enrique Lopez-Rodriguez das Magnetfeld in der zentralen Region von NGC 1097 mit dem HAWC+ Polarimeter an Bord von SOFIA, der fliegenden Sternwarte von NASA und dem Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR), kartiert.

Diese Abbildung zeigt die Ausrichtung der Magnetfeldlinien und die Bewegungsrichtung der Materie entlang derselben im zentralen 1 Kiloparsec (~3262 Lichtjahre) großen Starburst-Ring der Spiralgalaxie NGC 1097 anhand von Daten aus polarimetrischen Radiobeobachtungen. (Copyright: Lopez-Rodriguez et al. Foto: Lopez-Rodriguez et al.)

Die Studie zeigt, dass sich das Magnetfeld in den Spiralarmen der Galaxie in Stärke und Ausrichtung deutlich von dem Magnetfeld im Starburst-Ring unterscheidet. Doch trotz dieses auffälligen Unterschieds sind die beiden Magnetfelder nicht völlig unabhängig voneinander, sondern tragen gemeinsam dazu bei, Gas und Staub zum Schwarzen Loch in ihrem Zentrum zu transportieren: Die großräumigen Magnetfelder leiten Materie im ersten Schritt zunächst aus den äußeren Galaxienbereichen entlang der Spiralarme zum Starburst-Ring – und dann von dort aus tiefer hinein zum Schwarzen Loch von NGC 1097, welches das Material hungrig verschlingt.

„Beobachtungen von Magnetfeldern, die Schwarze Löcher nähren, helfen bei der Beantwortung wichtiger Fragen darüber, wie sich Galaxien entwickeln“, erläutert Bernhard Schulz, SOFIA Science Mission Operations Deputy Director der Universität Stuttgart, die auf deutscher Seite SOFIAs Betrieb koordiniert. „Dazu beobachten wir mit SOFIA eine größere Anzahl von Galaxien im polarisierten Ferninfrarot, um damit ein umfassendes empirisches Bild der Magnetfeldstärke und -struktur dieser Objekte zu erstellen“, so Schulz.

Originalveröffentlichung:
Extragalactic Magnetism with SOFIA (Legacy Program) – II: A Magnetically Driven Flow in the Starburst Ring of NGC 1097*, Enrique Lopez-Rodriguez et al 2021, ApJ 923 150: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac2e01/meta
pdf: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac2e01/pdf

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