Aktive galaktische Kerne sind supermassive Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien, die Materie in ihre heiße Akkretionsscheiben aufnehmen und die Energie als Strahlungsausbrüche oder als Teilchenjets freisetzen, die sich mit annähernd Lichtgeschwindigkeit bewegen. Diese energiereichen Ausbrüche treiben wiederum Ausströmungen aus ionisiertem, neutralen und molekularen Gas an, die sich mit hunderten Kilometern pro Sekunde bewegen und tausende Lichtjahre weit erstrecken können. Die Gasausströmungen können direkt aus den heißen Akkretionsscheiben stammen, bedingt durch den Strahlungsdruck auf den Staub innerhalb des Gases, durch heiße thermale Winde oder andere Mechanismen, die heiße Gasblasen erzeugen.
Indem er das Gas aus der Galaxie herausführt, beschränkt ein aktiver galaktischer Kern den für weitere Sternentstehungsprozesse verfügbaren Brennstoff und verlangsamt das Wachstum der Galaxie. Der Mechanismus begrenzt sich auch selbst, weil er es letztendlich das Zuströmen weiterer Materie auf das Schwarze Loch unterdrückt. Astronomen messen die Sternentstehungsrate in kosmischen Zeiten und vermuten, dass dieser als Quenching bezeichnete Prozess verantwortlich für den dramatischen Rückgang der Sternentstehung seit ihrem Spitzenwert vor etwa zehn Milliarden Jahren ist.
Der Astronom Paul Nulsen vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) und seine Kollegen nutzten neue Daten und Archivdaten des ALMA-Observatoriums, um Ausströmungen aus molekularem Gas in zwölf massereichen Galaxien in den Zentren von Galaxienhaufen zu untersuchen. Das heiße Gas, das die Galaxien in diesen massereichen Galaxienhaufen umgibt, sollte abkühlen, zurück auf die Galaxien fallen und neue Sterne produzieren und den Feedback-Kreislauf fortsetzen. Die hohe räumliche Auflösung der ALMA-Bilder in der Emissionslinie von Kohlenstoffmonoxidgas ermöglichte den Wissenschaftlern, den Prozess detailliert zu untersuchen, insbesondere die Filamentstrukturen, die einen Großteil des Gases in diesen zentralen Cluster-Galaxien charakterisieren.
Sie stellten fest, dass scheinbar riesige Filamente und Wolken aus molekularem Gas entstanden, als die heißen Blasen aus entkommendem Gas abzukühlen begannen, und dass sich diese Ausströmungen in der Galaxie letztendlich verlangsamen und neu in Umlauf bringen. Sie identifizierten außerdem einen Zusammenhang zwischen der Masse des molekularen Gases direkt um den zentralen aktiven galaktischen Kern und der Energie des Jets.
Abhandlung: „Driving Massive Molecular Gas Flows in Central Cluster Galaxies with AGN Feedback“ von H. R. Russell, B. R. McNamara, A. C. Fabian, P. E. J. Nulsen, F. Combes, A. C. Edge, M. Madar, V. Olivares, P. Salome und A. N. Vantyghem, MNRAS 490, 3025, 2019.
(THK)
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