Man vermutet, dass alle massereichen Galaxien in ihren Zentren ein supermassives Schwarzes Loch beherbergen, das durch das Aufnehmen von Materie aus seiner Umgebung wächst. Dem aktuellen Bild zufolge wächst das Schwarze Loch während der Entwicklung seiner Heimatgalaxie, vielleicht weil die Entwicklung der Galaxie die Akkretion von Materie einschließt, beispielsweise durch galaktische Verschmelzungen.
Dieses allgemeine Bild wird durch zwei Datenlinien aufrechterhalten. Die Spitzenaktivität der Akkretion kann anhand Beobachtungen der nuklearen Aktivität gemessen werden und fällt mit der Spitzenaktivität der Sternentstehung im Universum rund zehn Milliarden Jahre nach dem Urknall zusammen. Die Sternentstehung steht mit Störungen in Zusammenhang, die das Gas aufwühlen und die Akkretion einleiten. Das lokale Universum zeigt außerdem eine enge Korrelation zwischen der Masse eines supermassiven Schwarzen Lochs, der Bulge-Masse seiner Heimatgalaxie und den Geschwindigkeiten der Sterne.
Diese Methoden (aber mit schwächerer Bestätigung) können auf ähnliche Weise die Größen der supermassiven Schwarzen Löcher in den Galaxien des jüngeren Universums schätzen. Das Ergebnis besagt, dass das Wachstum des supermassiven Schwarzen Lochs und das Wachstum der Heimatgalaxie ein paralleler Entwicklungsprozess ist. Tatsächlich scheint es so, dass die Prozesse sich im Verlauf der Zeit gegenseitig regulieren, um die Größen der Galaxien und supermassiven Schwarzen Löcher hervorzubringen, die wir heute beobachten.
Sowohl das Wachstum des zentralen Schwarzen Lochs als auch die Sternentstehung werden durch die Mengen an molekularen Gasen und Staub genährt, die durch die Infrarotemissionen des Staubs verfolgt werden können. Staubkörnchen, die durch die Strahlung junger Sterne und die Akkretion des aktiven galaktischen Kerns aufgeheizt wurden, strahlen stark im Infrarotbereich. Weil die Aktivität des aktiven galaktischen Kerns auch Röntgenstrahlung produziert, geht man davon aus, dass aktive galaktische Kerne starke Emissionen von Staub anzeigen sollten und dass die Röntgenstrahlung und die Infrarotemissionen korrelieren sollten.
Die Astronomin Mojegan Azadi vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) war Mitglied eines Teams, das 703 Galaxien mit aktiven supermassiven Schwarzen Löchern mit Röntgendaten von Chandra und Infrarotdaten von Spitzer und Herschel untersuchte. Dies ist die bislang umfangreichste Stichprobe mit diesem Vergleich. Obwohl das Team einen Trend fand, der in vielen Fällen mit der Korrelation der Infrarot- und Röntgenaktivität übereinstimmte, fanden die Forscher keine Übereinstimmung, als sie es mit den Infrarotemissionen (nicht den Röntgenemissionen) des aktiven galaktischen Kerns verglichen.
Weil die Infrarotemissionen des aktiven galaktischen Kerns größtenteils von einem staubhaltigen, Strahlung emittierenden Torus um das supermassive Schwarze Loch stammen, könnte der Unterschied auf die Rolle des Winkels hindeuten, aus dem wir den Torus betrachten. Diese Ergebnisse helfen bei der Verfeinerung der aktuellen Modelle zur Aktivität des aktiven galaktischen Kerns. Aber die Autoren betonen, dass empfindlichere, tiefere Beobachtungen in der Lage sein sollten, die physikalischen Prozesse hinter dem aktiven galaktischen Kern besser zu erklären.
Abhandlung: „Infrared Contributions of X-Ray Selected Active Galactic Nuclei in Dusty Star-forming Galaxies“ von Arianna Brown, Hooshang Nayyeri, Asantha Cooray, Jingzhe Ma, Ryan C. Hickox und Mojegan Azadi, The Astrophysical Journal 871, 87, 2019.
(THK)
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