Kosmisches Schlemmen: Die Ernährungsgewohnheiten der Schwarzen Löcher aufdecken

von Amir Hussein
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Black Hole Astrophysics

Dieser Artikel stellt ein konzeptionelles Diagramm vor, das das aktuelle Verständnis der Verteilung des interstellaren Mediums in aktiven galaktischen Kernen widerspiegelt. Es zeigt, dass dichtes molekulares Gas von Galaxien zu Schwarzen Löchern hingezogen wird und sich entlang der Oberfläche der Scheibe bewegt. In der Nähe des Schwarzen Lochs zersetzt die Hitze des angesammelten Materials dieses molekulare Gas und wandelt es in Atome und Plasma um. Ein bemerkenswertes Ergebnis ist, dass ein großer Teil dieses gemischten interstellaren Materials zwar Jets bildet, die aus dem Zentrum der Galaxie austreten (wobei Plasmajets direkt über der Scheibe entstehen und sich atomare und molekulare Jets in einem Winkel bilden), eine beträchtliche Menge dieser Partikel jedoch in die Galaxie zurückkehrt die Scheibe wie eine Fontäne. Diese Informationen stammen aus Dank an ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) und die Arbeit von T. Izumi und Kollegen.

Jüngste Durchbrüche in der Astrophysik haben neue Details über Gasströme in der Nähe supermassereicher Schwarzer Löcher enthüllt, mit Beobachtungen auf einer beeindruckend detaillierten Lichtjahrskala. Diese Studien haben gezeigt, dass zwar eine beträchtliche Gasmenge von Schwarzen Löchern angezogen wird, aber nur etwa 3% verbraucht wird. Der Großteil wird ausgestoßen und dann von der Wirtsgalaxie wieder absorbiert.

Es wird darauf hingewiesen, dass nicht die gesamte Materie, die von einem Schwarzen Loch angezogen wird, aufgenommen wird; einige werden als Abflüsse ausgeworfen. Allerdings war die Quantifizierung des Verhältnisses von verbrauchter zu ausgeworfener Materie eine Herausforderung.

Ein globales Team unter der Leitung von Takuma Izumi, einem Assistenzprofessor am japanischen Nationalen Astronomischen Observatorium, nutzte das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), um das supermassive Schwarze Loch in der Circinus-Galaxie zu untersuchen, die 14 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Circinus liegt . Dieses Schwarze Loch ist für seine aktive Nahrungsaufnahme bekannt.

ALMA ermöglichte einen Blick auf den Kern der Circinus-Galaxie. Das Vorhandensein von molekularem Gas mittlerer Dichte wird durch Kohlenmonoxid (CO) in Rot, atomares Gas durch atomaren Kohlenstoff (C) in Blau, molekulares Gas hoher Dichte durch Blausäure (HCN) in Grün und ionisiertes Gas durch Wasserstoff angezeigt Rekombinationslinie (H36α) in Rosa. Die zentrale Scheibe aus dichtem Gas, grün dargestellt, erstreckt sich über etwa 6 Lichtjahre. Der Plasmaausfluss erfolgt nahezu senkrecht zur Scheibe. Diese Forschung wurde von ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) und dem Team von T. Izumi unterstützt.

ALMAs Beitrag zur Entschlüsselung der Rätsel um Schwarze Löcher

Die außergewöhnliche Auflösung von ALMA ermöglichte es dem Team, als erstes weltweit sowohl den Zu- als auch den Abfluss um das Schwarze Loch im Maßstab von nur wenigen Lichtjahren genau zu messen. Durch die Analyse der Bewegung von Gasen in verschiedenen Zuständen (molekular, atomar und Plasma) ermittelten sie, dass die Versorgungseffizienz des Schwarzen Lochs etwa 3% beträgt. Sie bestätigten auch, dass Gravitationsinstabilität den Zufluss auslöst.

Die Studie ergab außerdem, dass den meisten ausgestoßenen Ausflüssen die Geschwindigkeit fehlt, um die Galaxie vollständig zu verlassen. Stattdessen werden sie wieder in die Umgebung des Schwarzen Lochs integriert und kehren nach und nach zu ihm zurück.

Diese Forschung mit dem Titel „Supermassive Black Hole Feeding and Feedback Observed on Subparsec Scales“ von Takuma Izumi und seinem Team wurde am 2. November 2023 in Science (DOI: 10.1126/science.adf0569) veröffentlicht. Die Studie wurde vom National Astronomical Observatory of Japan und der Japan Society for the Promotion of Science finanziert.

Häufig gestellte Fragen (FAQs) zur Astrophysik Schwarzer Löcher

Was sind die wichtigsten Erkenntnisse über Schwarze Löcher aus jüngsten astrophysikalischen Studien?

Jüngste Studien haben gezeigt, dass supermassive Schwarze Löcher eine beträchtliche Menge Gas anziehen, aber nur etwa 3% dieses Gases verbraucht werden. Der Rest wird ausgestoßen und in die Galaxie zurückgeführt.

Wie hat ALMA zum Verständnis von Schwarzen Löchern beigetragen?

Die hochauflösenden Fähigkeiten von ALMA ermöglichten es den Forschern, Gaszu- und -abflüsse um Schwarze Löcher herum im Maßstab von einigen Lichtjahren zu messen und so die Versorgungseffizienz eines Schwarzen Lochs und den Recyclingprozess der ausgestoßenen Gase zu bestimmen.

Was war das Besondere an dem von ALMA beobachteten supermassiven Schwarzen Loch in der Circinus-Galaxie?

Das supermassereiche Schwarze Loch in der Circinus-Galaxie, 14 Millionen Lichtjahre entfernt, ernährte sich aktiv. Die Beobachtungen von ALMA lieferten detaillierte Einblicke in die Gasdynamik rund um dieses Schwarze Loch.

Was haben die Beobachtungen über das Gas rund um Schwarze Löcher verraten?

Die Beobachtungen zeigten, dass der größte Teil des Gases zwar aus Schwarzen Löchern ausgestoßen wird, die Galaxie jedoch nicht verlässt, sondern zurückgeführt wird und sich allmählich wieder in Richtung des Schwarzen Lochs bewegt.

Wer leitete das internationale Forschungsteam bei diesen bahnbrechenden Beobachtungen?

Das Forschungsteam wurde von Takuma Izumi geleitet, einem Assistenzprofessor am Nationalen Astronomischen Observatorium Japans.

Mehr über die Astrophysik Schwarzer Löcher

  • Artikel im Science Journal über Beobachtungen von Schwarzen Löchern
  • Nationales Astronomisches Observatorium Japans
  • ALMA-Teleskop und Schwarzlochforschung
  • Studie zum Schwarzen Loch der Circinus-Galaxie
  • Takuma Izumis astrophysikalische Forschung
  • Supermassereiche Schwarze Löcher und galaktische Gasdynamik
  • Fortschritte in der Astrophysik
  • Gravitationsinstabilität und Schwarzlochspeisung
  • Gasrecycling in Galaxien
  • Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)

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6 Kommentare

AstroFanatic Dezember 22, 2023 - 1:01 am

Interessante Lektüre, aber der Fachjargon ist für einen Laien wie mich etwas zu viel? Vielleicht würden ein paar einfachere Erklärungen helfen, nur ein Gedanke!

Antwort
EagerLearner Dezember 22, 2023 - 5:54 am

Der Artikel ist gut, aber es fühlt sich an, als würde er ein wenig hin und her springen? Als ob es vielleicht etwas mehr Struktur vertragen könnte, nur meine Meinung.

Antwort
Jenny M. Dezember 22, 2023 - 8:59 am

Wow, dieser Artikel über Schwarze Löcher ist super faszinierend! Vor allem der Teil darüber, dass sie nicht den Großteil des Benzins verbrauchen, das wusste ich noch nie!

Antwort
Sarah_the_Sci_Geek Dezember 22, 2023 - 2:33 pm

Ich finde es toll, wie der Artikel die Rolle von ALMA in der Astrophysik hervorhebt, es ist ein so erstaunliches Werkzeug für Astronomen. Aber im Abschnitt über die Gasdynamik scheint sich ein Tippfehler eingeschlichen zu haben, oder liegt das nur an mir?

Antwort
GalaxyGuy Dezember 22, 2023 - 4:22 pm

Schwarze Löcher sind so faszinierend, dass dieses Stück ihr Geheimnis wirklich einfängt. Aber der Teil über das Gasrecycling – ist das wirklich eine neue Entdeckung? Dachte, das wäre schon bekannt.

Antwort
Markus87 Dezember 22, 2023 - 7:48 pm

Ich muss sagen, die Forschung von Takuma Izumi und seinem Team klingt bahnbrechend, das ist ihnen recht. Allerdings wünschte ich, es gäbe mehr darüber, wie sich diese Erkenntnisse auf die zukünftige Weltraumforschung auswirken könnten …

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