Eine neue Technik zur Untersuchung einiger der hellsten Objekte im Universum hat das Verständnis der Wissenschaftler über die Verbindung zwischen aktiven schwarzen Monsterlöchern und der Unterdrückung der Sternentstehung auf den Kopf gestellt.
Quasare sind die ultraleuchtenden Kerne von Galaxien, die extrem aktive supermassereiche Schwarze Löcher enthalten. Die intensive Strahlung eines Quasars stammt von riesigen Mengen heißen Gases, die eine Akkretionsscheibe um den Schlund des Schwarzen Lochs bilden.
Unter Verwendung des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array in Chile (ALMA) zielten Forscher auf den Quasar 3C 273. Mit 2,4 Milliarden Lichtjahren Entfernung von der Erde ist 3C 273 der der Milchstraße am nächsten gelegene Quasar und der erste Quasar, der jemals identifiziert wurde. Das grelle Licht des Quasars macht es jedoch schwierig, den Rest seiner Wirtsgalaxie zu beobachten, insbesondere bei den von ALMA verwendeten Radiowellenlängen.
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Das Erkennen heller und schwacher Merkmale in derselben Kameraaufnahme erfordert eine Eigenschaft, die als hoher dynamischer Abbildungsbereich bekannt ist. Eine typische Digitalkamera hat einen dynamischen Abbildungsbereich von Tausenden, verglichen mit nur den niedrigen Hunderten bei ALMA, was bedeutet, dass es für ALMA schwierig ist, schwache Details vor helleren Merkmalen zu erkennen.
Daher wandte das Forschungsteam unter der Leitung von Shinya Komugi von der Kogakuin-Universität in Japan eine neue Technik an, die sie „Selbstkalibrierung“ nennen. Der Trick besteht darin, die Blendung durch den Quasar zu reduzieren, indem 3C 273 selbst verwendet wird, um die Schwankungen in der Erdatmosphäre zu korrigieren, die die Detektion von Submillimeter-Radiowellen durch ALMA beeinträchtigen können.
Diese Methode führt zu einem erhöhten Kontrast. ALMA beobachtete 3C 273 bei Frequenzen von 93, 233 und 343 GHz, und die Selbstkalibrierungstechnik ermöglichte dynamische Bildgebungsbereiche von 85.000, 39.000 bzw. 2.500 – die höchsten Dynamikbereiche, die ALMA jemals erreicht hat.
Die Technik enthüllte nie zuvor gesehene Details über die Wirtsgalaxie von 3C 273, einschließlich dessen, was die Wissenschaftler in einer Erklärung über die Entdeckung als „unbekannte Struktur“ bezeichneten (öffnet in neuem Tab). Komugis Team sah ein schwaches Band aus Radioemissionen über der Wirtsgalaxie, das sich über Zehntausende von Lichtjahren erstreckte. Diese Radioemission stammt von Wasserstoffgas im Wert von mehreren zehn bis hundert Milliarden Sonnenmassen, das durch die Ultraviolett- und Röntgenstrahlung des Quasars ionisiert wurde.
Astronomen vermuten stark, dass es einen Zusammenhang zwischen der Strahlungsabgabe aktiver supermassiver Schwarzer Löcher und der Unterdrückung der Sternentstehung in ihren Wirtsgalaxien gibt. Die aus der Akkretionsscheibe austretende Strahlung wirkt als negative Rückkopplung und erwärmt molekulares Wasserstoffgas, sodass es keine Sterne mehr bilden kann.
Es scheint jedoch noch reichlich kaltes molekulares Wasserstoffgas in der Wirtsgalaxie von 3C 273 zu geben, und die Sternentstehung ist im Gange. Also ist entweder die Verbindung zwischen dem Feedback des Quasars und dem Ende der Sternentstehung nicht so konkret, wie Wissenschaftler dachten, oder wir könnten 3C 273 und seine Galaxie in dem kurzen Zeitrahmen einfangen, bevor die Auswirkungen des Feedbacks offensichtlich werden.
Komugis Team beobachtet nun andere Quasare auf ähnliche Weise, um ein breiteres Verständnis dieser Prozesse zu erhalten.
„Indem wir dieselbe Technik auf andere Quasare anwenden, erwarten wir zu verstehen, wie sich eine Galaxie durch ihre Wechselwirkung mit dem zentralen Kern entwickelt“, sagte Komugi in a Aussage (öffnet in neuem Tab).
Die Studie wurde im April online veröffentlicht Das Astrophysikalische Journal (öffnet in neuem Tab).
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