Seit Jahrzehnten rätseln Astrophysiker über die Beziehung zwischen Supermassive Black Holes (SMBHs) und ihren jeweiligen Galaxien. Seit den 1970er Jahren hat die Mehrheit der massiven Galaxien ein SMBH in ihrem Zentrum und diese sind von rotierenden Tori aus Gas und Staub umgeben. Das Vorhandensein dieser Schwarzen Löcher und Tori führt dazu, dass massive Galaxien einen aktiven galaktischen Kern (AGN) haben.
Eine kürzlich von einem internationalen Forscherteam durchgeführte Studie ergab jedoch eine erstaunliche Schlussfolgerung bei der Untersuchung dieser Beziehung. Mit dem Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) zur Beobachtung einer aktiven Galaxie mit einem starken ionisierten Gasausfluss aus dem galaktischen Zentrum erzielte das Team Ergebnisse, die darauf hinweisen könnten, dass es keine Beziehung zwischen einem SMBH und seiner Wirtsgalaxie gibt.
Die Studie mit dem Titel „Keine Anzeichen eines starken molekularen Gasabflusses in einer infrarothellen, staubverdeckten Galaxie mit starkem ionisiertem Gasabfluss“ erschien kürzlich in der Astrophysikalisches Journal. Die Studie wurde von Yoshiki Toba vom Academia Sinica Institut für Astronomie und Astrophysik in Taiwan geleitet und umfasste Mitglieder der Ehime University, der Kogakuin University und des National Astronomical Observatory of Japan, der Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI) und der Johns Hopkins University .
Die Frage, wie SMBHs die galaktische Evolution beeinflusst haben, bleibt eine der größten ungelösten Fragen in der modernen Astronomie. Unter Astrophysikern ist es eine Selbstverständlichkeit, dass SMBHs einen signifikanten Einfluss auf die Bildung und Entwicklung von Galaxien haben. Nach dieser akzeptierten Vorstellung beeinflussen SMBHs das molekulare Gas in Galaxien signifikant, was einen tiefgreifenden Einfluss auf die Sternentstehung hat.
Grundsätzlich besagt diese Theorie, dass größere Galaxien mehr Gas ansammeln, was zu mehr Sternen und einem massereicheren zentralen Schwarzen Loch führt. Gleichzeitig gibt es einen Rückkopplungsmechanismus, bei dem wachsende Schwarze Löcher mehr Materie auf sich selbst ansammeln. Dies führt dazu, dass sie eine enorme Menge an Energie in Form von Strahlung und Teilchenstrahlen aussenden, von denen angenommen wird, dass sie die Sternentstehung in ihrer Nähe hemmen.
Bei der Beobachtung einer durch Infrarot (IR) hell staubverdeckten Galaxie (DOG) - WISE1029 + 0501 - erzielten Yoshiki und seine Kollegen jedoch Ergebnisse, die dieser Vorstellung widersprachen. Nach einer detaillierten Analyse mit ALMA stellte das Team fest, dass es keine Anzeichen für einen signifikanten molekularen Gasabfluss aus WISE1029 + 0501 gab. Sie fanden auch heraus, dass die sternbildende Aktivität in der Galaxie weder intensiver noch unterdrückt war.
Dies weist darauf hin, dass ein starker ionisierter Gasabfluss aus dem SMBH in WISE1029 + 0501 die umgebende molekulare Gas- oder Sternentstehung nicht signifikant beeinflusste. Wie Dr. Yoshiki Toba erklärte, ist dieses Ergebnis:
„[H] as hat die Koevolution von Galaxien und supermassiven Schwarzen Löchern rätselhafter gemacht. Der nächste Schritt besteht darin, weitere Daten dieser Art von Galaxien zu untersuchen. Dies ist entscheidend, um das Gesamtbild der Entstehung und Entwicklung von Galaxien und supermassiven Schwarzen Löchern zu verstehen. “
Dies widerspricht nicht nur der konventionellen Weisheit, sondern auch den jüngsten Studien, die eine enge Korrelation zwischen der Masse der zentralen Schwarzen Löcher und denen ihrer Wirtsgalaxien zeigten. Diese Korrelation legt nahe, dass sich supermassive Schwarze Löcher und ihre Wirtsgalaxien im Laufe der letzten 13,8 Milliarden Jahre zusammen entwickelt haben und während ihres Wachstums eng miteinander interagierten.
In dieser Hinsicht hat diese neueste Studie das Geheimnis der Beziehung zwischen SMBHs und ihren Galaxien nur vertieft. Tohru Nagao, Professor an der Ehime University und Mitautor der Studie, erklärte:
„Die Astronomen verstehen den wirklichen Zusammenhang zwischen der Aktivität supermassiver Schwarzer Löcher und der Sternentstehung in Galaxien nicht. Daher sind viele Astronomen, einschließlich uns, bestrebt, die reale Szene der Wechselwirkung zwischen dem nuklearen Abfluss und den sternbildenden Aktivitäten zu beobachten, um das Geheimnis der Koevolution aufzudecken. “
Das Team wählte WISE1029 + 0501 für seine Studie aus, da Astronomen glauben, dass DOGs aktiv wachsende SMBHs in ihren Kernen enthalten. Insbesondere ist WISE1029 + 0501 ein extremes Beispiel für Galaxien, bei denen ausströmendes Gas durch die intensive Strahlung seines SMBH ionisiert wird. Daher waren die Forscher hoch motiviert zu sehen, was mit dem molekularen Gas dieser Galaxie passiert.
Die Studie wurde dank der Empfindlichkeit von ALMA ermöglicht, die sich hervorragend für die Untersuchung der Eigenschaften von molekularem Gas und der Sternentstehungsaktivität in Galaxien eignet. Tatsächlich wurden in den letzten Jahren mehrere Studien durchgeführt, die sich auf ALMA stützten, um die Gaseigenschaften und SMBHs entfernter Galaxien zu untersuchen.
Und während die Ergebnisse dieser Studie weit verbreiteten Theorien über die galaktische Evolution widersprechen, sind Yoshiki und seine Kollegen gespannt, was diese Studie enthüllen könnte. Am Ende kann es sein, dass die Strahlung eines SMBH nicht immer die molekulare Gas- und Sternentstehung seiner Wirtsgalaxie beeinflusst.
"Das Verständnis einer solchen Koevolution ist für die Astronomie von entscheidender Bedeutung", sagte Yoshiki. "Durch die Erfassung statistischer Daten dieser Art von Galaxien und die Fortsetzung weiterer Beobachtungen mit ALMA hoffen wir, die Wahrheit zu enthüllen."
