Lyman Alpha Blobs

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

Galaxien werden in kosmischen Gasklumpen erwachsen

• Mit Hilfe von Chandra sind wachsende supermassereiche Schwarze Löcher in einer Stichprobe von Gas-klumpen entdeckt worden, die gewaltige Speicher an Wasserstoffgas im frühen Universum bilden
• Diese Schwarze Löcher sollen neben Sternentstehungsausbrüchen das Gas in den Klumpen beleuchten und aufheizen
• Dies ist das “kommende Zeitalter” der Galaxien und Schwarzen Löcher, wenn sie beginnen, ihr schnelles Wachstum einzustellen

Eine genaue Untersuchung von 29 riesigen Klumpen aus Wasserstoffgas ist mit NASA‘s Chandra-Röntgen-Observatorium durchgeführt worden, um die Quelle an enormer Energie ausfindig zu machen, die notwendig ist, um diese Strukturen anzuleuchten. Diese rätselhaften Klumpen – wegen des von ihnen abgestrahlten Lichts von Astronomen als „Lyman-Alpha-Klumpen“ bezeichnet – erreichen mehrere hunderttausend Lichtjahre und sind zu beobachten, als das Universum nur ungefähr zwei Milliarden Jahre alt war, oder ungefähr 15% seines heutigen Alters.

Das Kompositbild links zeigt einen der größten Klumpen, die in dieser Studie untersucht wurden. Leuchtendes Wasserstoffgas in dem Klumpen ist in einer optischen Lyman-Alpha-Aufnahme (gelb eingefärbt) vom Subaru-Teleskop des National Astronomy Observatory of Japan gezeigt. Eine in dem Klumpen eingebettete Galaxie ist in einer optischen Breitbandaufnahme (weiß) des Hubble-Weltraum-Teleskops und einer Infrarotaufnahme (rot) des Spitzer-Weltraum-Teleskops sichtbar. Zum Schluß zeigt das vom Chandra-Röntgen-Observatorium stammende Bild in blau Hinweise auf ein wachsendes supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie. Strahlung als auch Abströmungen von diesem aktiven Schwarzen Loch sind kraftvoll genug, das Gas in dem Klumpen aufleuchten zu lassen und aufzuheizen. Man vermutet, daß Strahlung und Winde als Ergebnis der schnellen Sternentstehung, die in der Galaxie auftritt, ähnliche Effekte haben. Deutliche Anzeichen für vier andere aktive Schwarze Löcher in Gasklumpen sind ebenfalls zu sehen.

Die künstlerische Darstellung rechts zeigt, wie eine der Galaxien innerhalb eines Klumpens aus relativ geringer Entfernung aussehen könnte. Eine nach beiden Seiten gerichtete Ausströmung, angetrieben durch das supermassereiche Schwarze Loch, das in der Mitte der Galaxie verborgen ist, ist ober- und unterhalb der Spiralarme der Galaxie in hellem gelb darge-stellt. Dieser Ausstrom beleuchtet und heizt das die Galaxie umgebende Gas. Strahlung aus der Umgebung nah am Schwarzen Loch wird auch eine wichtige Rolle beim Anleuchten und Aufheizen des Klumpens spielen. In dieser Galaxie entstehen Sterne mit hoher Rate, und junge Sterne werden in Supernova-Explosionen zerstört. Die drei hellen Sterne oberhalb des zentralen galaktischen Bulges sind Beispiele solcher Supernovae (eine weitere Illustration zeigt die Folgen solcher Explosionen).

Diese neuen Resultate zeigen, wie sich Klumpen in die kosmische Geschichte einfügen und Schwarze Löcher entwickeln. Galaxien sollen sich bilden, wenn Gas unter dem Zug der Schwerkraft nach innen strömt und durch Aussenden von Strahlung abkühlt. Dieser Prozeß sollte enden, wenn das Gas durch Strahlung und Ausströmungen von Galaxien und deren Schwarzen Löcher aufgeheizt wird. Klumpen könnten ein Hinweis auf diesen ersten Schritt oder den zweiten sein.

Auf Grundlage der neuen Daten und theoretischer Überlegungen zeigen Geach und seine Kollegen, daß am wahrschein-lichsten Aufheizen von Gas durch wachsende supermassereiche Schwarze Löcher und Ausbrüche an Sternentstehung und nicht das Abkühlung von Gas die Klumpen mit Energie versorgt. Die Folgerung ist, daß Klumpen ein Stadium dar-stellen, als die Galaxien und Schwarzen Löcher gerade beginnen, ihr schnelles Wachstum wegen dieser Aufheizvorgänge einzustellen. Dies ist ein entscheidender Abschnitt in der Entwicklung von Galaxien und Schwarzen Löchern – bekannt als „Rückkopplung“ – und einer, den Astronomen lange versucht haben, zu verstehen.

• Kurzinformation:         
• Scale: Left panel is 38 arcsec across
• Category: Cosmology/Deep Fields/X-ray Background
• Coordinates (J2000): RA | Dec
• Constellation: Aquarius
• Color Code: X-ray: Blue; Optical: White, Yellow; Infrared: Red
• Instrument: ACIS
• Distance Estimate: about 11.5 billion light years
• Release Date: June 24, 2009
• References: J. Geach et al. “The Chandra Deep Protocluster Survey: Ly-alpha Blobs are powered by heating, not cooling” The Astrophysical Journal 700, Number 1