Wenn kaltes Gas und Staub sich um das supermassive Schwarze Loch im Zentrum einer Galaxie ansammeln, kann der galaktische Kern aktiv werden und schnelle Jets aus geladenen Teilchen ausstoßen. Diese Teilchen wiederum strahlen stark im gesamten elektromagnetischen Spektrum. Was die Akkretion der Materie auslöst und welchen Bahnen sie beim Sturz in den Akkretionswirbel folgt, sind unzureichend verstandene physikalische Prozesse.
Theorien und einige Simulationen haben versucht, den Akkretionsprozess in Galaxienhaufen basierend auf einer begrenzten Anzahl von Untersuchungen der Emissionslinien zu modellieren. Sie sagen beispielsweise voraus, dass es dort große Reservoirs aus kaltem Gas in kleinen Wolken gibt, welche das Schwarze Loch in Abständen von wenigen hundert Lichtjahren umkreisen. Kollisionen veranlassen sie dazu, Materie für den Akkretionsprozess freizugeben.
Der Astronom Grant Tremblay vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) und ein Team haben eine Studie der Absorptionslinien in diesen Wolken im Submillimeter- und Radiowellenlängenbereich durchgeführt. Die Vorteile der Absorptionslinien gegenüber den Emissionslinien liegen darin, dass Studien der Absorptionslinien nur die schmale Sichtlinie zum hellen Kernhintergrund untersuchen, während Emissionen typischerweise aus einer viel größeren Region stammen. Darüber hinaus liefern Absorptionslinien Schlüsselinformationen über die Bewegungen des Gases entlang dieser begrenzten Sichtlinie.
Die Wissenschaftler nutzten das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), um die Absorptionslinien in 15 Molekularübergängen von Kohlenstoffmonoxid und zwei anderen einfachen Molekülen (sowie atomarem Wasserstoffgas) in kalten Gaswolken nahe den Kernen der 18 hellsten Galaxien in ihren jeweiligen Galaxienhaufen zu analysieren.
Sie stellten fest, dass die Gastemperaturen zwischen 20 und 80 Kelvin variierten und dass die Geschwindigkeiten des Gases dafür sprechen, dass die Materie in Richtung ihrer jeweiligen Schwarzen Löcher fällt. Die neuen Ergebnisse stimmen mit Modellen der chaotischen, kalten Akkretion überein. Die Quellen sind zwar nicht alle identisch, was ihr Verhalten betrifft, aber als Gruppe unterstützen sie das Modell von Molekülwolken, die treiben und in die Umgebung des Schwarzen Lochs fallen, wodurch die Aktivität des Kerns ausgelöst wird.
Abhandlung: „Constraining Cold Accretion On to Supermassive Black Holes: Molecular Gas in the Cores of Eight Brightest Cluster Galaxies Revealed by Joint CO and CN Absorption“ von Tom Rose, A. C. Edge, F. Combes, M. Gaspari, S. Hamer, N. Nesvadba, A. B. Peck, C. Sarazin, G. R. Tremblay, S. A. Baum, M. N. Bremer, B. R. McNamara, C. O’Dea, J. B. R. Oonk, H. Russell, P. Salome, M. Donahue, A. C. Fabian, G. Ferland, R. Mittal und A. Vantyghem, MNRAS 489, 349, 2019.
(THK)
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