Quasare gehören zu den hellsten, ältesten, entferntesten und energiereichsten Objekten im Universum. Angetrieben von massereichen Schwarzen Löchern, wie sie in den Zentren der meisten bekannten Galaxien zu finden sind, können Quasare enorme Energiemengen emittieren – bis zum Tausendfachen der gesamten Energiemenge der mehreren hundert Milliarden Sterne in unserer ganzen Milchstraßen-Galaxie.
Eine Abhandlung der Astrophysiker Ryan Hickox und Kevin Hainline vom Dartmouth College und ihrer Kollegen ist für die Veröffentlichung im Astrophysical Journal bestimmt. Sie beschreibt Entdeckungen, die anhand der Beobachtungen von zehn Quasaren gemacht wurden. Die Forscher dokumentierten die immense Kraft der Quasarstrahlung, die sich viele tausend Lichtjahre über die Grenzen der Heimatgalaxie hinweg erstreckt. Die Abhandlung ist über die Cornell University Library für die Öffentlichkeit verfügbar.
„Zum ersten Mal waren wir in der Lage, das tatsächliche Ausmaß zu sehen, in dem diese Quasare und deren Schwarze Löcher ihre Galaxien beeinflussen können und wir sehen, dass es nur durch das Gasvorkommen in der Galaxie begrenzt wird“, sagte Hainline, ein Postdoktorand und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Dartmouth College. „Die Strahlung regt das Gas bis an die Grenzen der Galaxie an und hört erst auf, wenn das Gas aufgebraucht ist.“
Die von einem Quasar freigesetzte Strahlung umfasst das gesamte elektromagnetische Spektrum von Radiowellen und Mikrowellen im unteren Frequenzbereich über Infrarot-, Ultraviolett- und Röntgenstrahlung bis zu hochfrequenten Gammastrahlen. Ein zentrales Schwarzes Loch, das auch als aktiver galaktischer Kern (active galactic nucleus, AGN) bezeichnet wird, kann wachsen, indem es Materie aus dem umgebenden interstellaren Gas aufnimmt. Bei diesem Prozess wird Energie freigesetzt. Das führt zur Entstehung eines Quasars, welcher Strahlung emittiert, die das Gas in der gesamten Galaxie leuchten lässt.
„Wenn man diese energiereiche, helle Strahlungsquelle im Zentrum der Galaxie platziert und das Gas mit ihrer Strahlung bombardiert, wird es auf genau die gleiche Weise angeregt wie das Neon in Neonröhren – Licht wird produziert“, sagte Hickox, ein Assistenzprofessor am Department of Physics and Astronomy. „Das Gas wird sehr spezifische Lichtfrequenzen produzieren, die nur ein Quasar erzeugen kann. Dieses Licht diente als Indikator, so dass wir imstande waren, dem durch das Schwarze Loch angeregten Gas über große Entfernungen zu folgen.“
Verglichen mit einer Galaxie sind Quasare klein, etwa so wie ein Sandkörnchen an einem Strand, aber die Energie ihrer Strahlung kann sich bis an die galaktischen Grenzen und darüber hinaus erstrecken. Die Anregung des Gases kann eine tiefgreifende Auswirkung haben, weil das beleuchtete und aufgeheizte Gas schlechter unter seiner eigenen Gravitation kollabieren und neue Sterne bilden kann. Dadurch können das kleine Schwarze Loch und sein Quasar die Sternentstehung in der gesamten Galaxie verlangsamen und beeinflussen, wie die Galaxie wächst und sich mit der Zeit verändert.
„Das ist aufregend, weil wir aufgrund verschiedener unabhängiger Beweise wissen, dass diese Quasare einen entscheidenden Einfluss auf die Galaxien haben, in denen sie sich befinden“, sagte Hickox. „Es gibt viele Meinungsverschiedenheiten darüber, wie genau sie die Galaxie beeinflussen, aber jetzt haben wir einen Aspekt der Wechselwirkungen, der sich auf die Größenordnung der gesamten Galaxie ausdehnen kann. Niemand zuvor hat das beobachtet.“
Hickox, Hainline und ihre Co-Autoren stützten ihre Schlussfolgerungen auf Beobachtungen des Southern African Large Telescope (SALT), dem größten optischen Teleskop auf der Südhalbkugel. Das Dartmouth College ist ein Partner von SALT und gibt dem Fachbereich und den Studenten Zugriff auf das Instrument. Die Beobachtungen wurden unter Verwendung der Spektroskopie durchgeführt, bei der Licht in seine einzelnen Wellenlängen aufgespalten wird. „Für diese spezielle Art von Experiment gehört es zu den besten Teleskopen weltweit“, sagte Hickox.
Die Wissenschaftler nutzten auch Daten des Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) von der NASA – einem Weltraumteleskop, das den gesamten Himmel im Infrarotbereich abgebildet hat. Sie benutzten Infrarotbeobachtungen, weil sie eine besonders zuverlässige Messung des Gesamtenergieausstoßes des Quasars liefern.
Quelle: http://now.dartmouth.edu/2013/07/shedding-new-light-on-the-brightest-objects-in-the-universe/
(THK)
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