Chandra Deep Field North / Chandra Deep Field South

Chandra - Ein Blick ins Universum im Röntgenlicht

(Originalarbeit unter https://chandra.harvard.edu)

Eisenspektren von supermassereichen Schwarzen Löchern

X-ray spectra: NASA/CXC/MPI/M. Brusa et al.
Illustration: CXC/M. Weiss

Mit Chandra-Spektren, die von mehr als 300 supermassereichen Schwarzen Löchern in galaktischen Zentren aufgenommen wurden, konnte ein Team von Astronomen die Menge an Eisen nahe der Schwarzen Löcher (hell-blau in der Darstellung rechts) bestimmen. Die Schwarzen Löcher befanden sich alle im nördlichen und südlichen Chandra Deep Field, wo die lichtschwächsten und fernsten Röntgenobjekte identifiziert werden können.

Die linke Seite der Graphik zeigt Ausschnitte der Röntgenspektren aus einer Untergruppe von 50 Schwarzen Löchern in einer Entfernung von ungefähr 9 Milliarden Lichtjahren (oberes Bild) und einer weiteren Gruppe von 22 Schwarzen Löchern, die circa 11 Milliarden Lichtjahre entfernt sind (unteres Bild). Die Spitzen in den Spektren werden durch Röntgen-emission von Eisenatomen verursacht und zeigen, daß näherungsweise die gleiche Menge Eisen Schwarze Löcher vor 9 Milliarden Jahren und 11 Milliarden Jahren umgab.

Ähnliche Ergebnisse, entsprechend Zeiten, die von 5 Milliarden Jahren bis 9 Milliarden Jahren in der Vergangenheit reichen, zeigen, daß sich die Menge an Eisen nicht signifikant über die vergangenen 11 Milliarden Jahre geändert hat. Dies besagt, daß das meiste Eisen in den Galaxien, die diese Schwarzen Löcher beherbergen, erzeugt wurde, bevor das Universum rund 2 Milliarden Jahre alt war und Galaxien sehr jung waren.

Die ausgeprägten Spitzen in den Röntgenspektren werden durch Fluoreszenz von Eisenatomen in einem ringförmigen Torus verursacht, der sich um ein supermassereiches Schwarzes Loch dreht. Hierbei regt hochenergetische Röntgen-strahlung von heißem Gas dicht am Schwarzen Loch die Eisenatome auf ein höheres Energieniveau an und diese kehren fast sofort durch Emission eines niederenergetischeren Fluoreszenz-Röntgenphotons in ihren niedrigeren Energiezustand zurück.