Die Winde von Schwarzen Löchern sind nicht mehr so ​​wie früher

SCHWARZE LOCH-WINDE SIND NICHT MEHR WIE FRÜHER

Künstlerische Darstellung der Umgebung eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum einer aktiven Galaxie. Kredit: ESO/M. Kornmesser

In den ersten Milliarden Jahren des Universums waren Winde, die von supermassiven Schwarzen Löchern in den Zentren von Galaxien geblasen wurden, viel häufiger und stärker als diejenigen, die etwa 13 Milliarden Jahre später in heutigen Galaxien beobachtet wurden. Solche Winde waren so mächtig, dass sie das Wachstum der supermassereichen Schwarzen Löcher verlangsamten, aus denen sie stammen. Dies sind die Ergebnisse einer Studie unter der Leitung von drei Forschern des italienischen Nationalinstituts für Astrophysik (INAF) in Triest, die heute in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Natur.

Die Arbeit basiert auf den Beobachtungen von 30 Quasaren, die mit dem Very Large Telescope (VLT) am Paranal-Observatorium der ESO in Chile beobachtet wurden. Quasare sind extrem helle, punktförmige Quellen in weit entfernten Kernen Galaxienderen Emission aus der intensiven Aktivität der Zentrale entsteht supermassive Schwarze Löcher Ansaugen der umgebenden Materie. Die Wirtsgalaxien dieser Quasare wurden um die kosmische Morgendämmerung herum beobachtet, als das Universum zwischen 500 Millionen und 1 Milliarde Jahre alt war.

„Zum ersten Mal haben wir den Anteil der Quasare im jungen Universum gemessen, die Winde von Schwarzen Löchern aufweisen“, sagt Manuela Bischetti, INAF-Forscherin in Triest und Erstautorin der neuen Studie. „Im Gegensatz zu dem, was wir im uns näheren Universum beobachten, haben wir entdeckt, dass die Winde von Schwarzen Löchern im jungen Universum sehr häufig sind, hohe Geschwindigkeiten von bis zu 17 Prozent der Lichtgeschwindigkeit haben und große Energiemengen in ihre Wirtsgalaxie einspeisen. “

Etwa die Hälfte der in dieser Forschung beobachteten Quasare zeigen Schwarzlochwinde, die viel häufiger und 20-mal stärker sind als die, die in den Quasaren des näheren Kosmos bekannt sind, als das Universum etwa 4 Milliarden Jahre alt war.

„Beobachtungen von Schwarze Löcher im jungen Universum zeigen, dass sie viel schneller wachsen als ihre Wirtsgalaxien, während wir im Lokaluniversum wissen, dass sich Schwarze Löcher und Galaxien gemeinsam entwickeln“, fügt Co-Autorin Chiara Feruglio, INAF-Forscherin in Triest, hinzu. „Dies impliziert, dass a Der Mechanismus muss irgendwann im Universum gewirkt haben und das Wachstum des Schwarzen Lochs verlangsamt haben. Unsere Beobachtungen ermöglichten es uns, diesen Mechanismus in den Winden der Schwarzen Löcher zu identifizieren, die erzeugt wurden, als das Universum 0,5 bis 1 Milliarde Jahre alt war.”

Die durch Winde injizierte Energie wäre somit in der Lage gewesen, die weitere Ansammlung von Materie auf das Schwarze Loch zu stoppen, sein Wachstum zu verlangsamen und eine Phase der „gemeinsamen Evolution“ zwischen dem Schwarzen Loch und seiner Wirtsgalaxie einzuleiten. “Diese Studie ermöglichte es uns, die Epoche in der Geschichte des Universums zu identifizieren, in der die Auswirkungen der Winde von Schwarzen Löchern signifikant wurden”, fügt Bischetti hinzu. „Dies hat einen enormen Einfluss auf unser Wissen über die Anfangsphasen des Wachstums von Schwarzen Löchern und ihren Wirtsgalaxien und setzt den Modellen, die die Entstehung der ersten Galaxien beschreiben, starke Grenzen.“

Eine völlig unerwartete Entdeckung, die durch die hochwertigen Daten des am VLT installierten Xshooter-Instruments im Rahmen eines großen ESO-Programms mit rund 250 Beobachtungsstunden ermöglicht wurde.

„Quasare gehören zu den hellsten beobachtbaren Objekten in der frühes Universumaber aufgrund ihrer Entfernung sind sie in Bezug auf die beobachtete Helligkeit ziemlich schwach”, erklärt Co-Autorin Valentina D’Odorico vom INAF in Triest, die der Scuola Normale Superiore in Pisa angehört und Hauptforscherin des Beobachtungsprogramms ist, auf dem die Studie basiert “Der große Zeitaufwand für die Beobachtung dieser Objekte und die einzigartigen Kapazitäten von X-Shooter in Bezug auf Effizienz, Wellenlängenabdeckung und Auflösungsvermögen haben es uns ermöglicht, Spektren von sehr guter Qualität zu erhalten, die dieses interessante Ergebnis ermöglicht haben.”

„Wir haben seit einigen Jahren Hinweise darauf, dass Schwarze Löcher, die 1 Milliarde Mal so massereich wie die Sonne sind, starke Winde auslösen könnten, die sich mit einer Geschwindigkeit von 20 Prozent der bewegen Lichtgeschwindigkeit in ihre Umgebung”, fügt Andrea Ferrara, Professor an der Scuola Normale Superiore (SNS) und Co-Autor der Studie hinzu. “Heute haben wir die Bestätigung dafür dank Daten, die mit einem europäischen Teleskop von einem Team mit starker italienischer Prägung gewonnen wurden und Führung. Die SNS hat auf der Seite der theoretischen Interpretation beigetragen. Die Entdeckung dieser spektakulären galaktischen Winde zu so fernen Zeiten hätte enorme und noch unerforschte Auswirkungen auf die Entstehung und Entwicklung von Galaxien wie der unseren haben können. Diesen Fragen werden wir uns in der laufenden Fortführung dieser Studie widmen.“

Das Programm war ursprünglich nicht für dieses wissenschaftliche Ziel konzipiert worden, sondern um hauptsächlich intergalaktische Gase im frühen Universum zu untersuchen. Auf der Grundlage von Informationen aus der näheren Umgebung Quasare, solche Winde galten als selten. „Glücklicherweise, sagten wir früher, weil diese Merkmale die Rekonstruktion der intrinsischen Quasar-Emission erschweren, waren sie von Astronomen in unserer Zusammenarbeit, die das intergalaktische Medium entlang der Sichtlinie untersuchen, unerwünscht“, sagt D’Odorico. „Unerwarteterweise fanden wir diese Winde bei jungen Menschen sehr häufig Universumwas unsere Analyse erschwerte, uns aber die Möglichkeit bot, ein sehr wichtiges Ergebnis zu entdecken.”


Simulierte Webb-Bilder des Quasars und der den Quasar umgebenden Galaxie


Mehr Informationen:
M. Bischetti et al, Unterdrückung des Wachstums schwarzer Löcher durch starke Abflüsse bei Rotverschiebungen von 5,8–6,6, Natur (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04608-1

Bereitgestellt vom italienischen Nationalinstitut für Astrophysik

Zitieren: Winde von Schwarzen Löchern sind nicht mehr so ​​wie früher (2022, 13. Mai), abgerufen am 13. Mai 2022 von https://phys.org/news/2022-05-black-hole-longer.html

Dieses Dokument ist urheberrechtlich geschützt. Abgesehen von einem fairen Handel zum Zwecke des privaten Studiums oder der Forschung darf kein Teil ohne schriftliche Genehmigung reproduziert werden. Der Inhalt dient nur zu Informationszwecken.

Leave a Comment

Your email address will not be published.