M87

Chandra - Ein Blick ins Universum im Röntgenlicht

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

Die stürmische Vergangenheit einer riesigen Galaxie rückt in den Fokus

NASA/CXC/W. Forman et al.

Zwei Chandra-Beobachtungen der riesigen, elliptischen Galaxie M82 wurden zu diesem langbelichtetem Bild zusammen-gefaßt. Ein zentraler Jet ist von nahgelegenen hellen Bögen und dunklen Hohlräumen in der viele Millionen Grad Celsius heißen Atmosphäre von M87 umgeben. Viel weiter außen, bei einer Entfernung von ungefähr fünfzigtausend Lichtjahren vom Zentrum der Galaxie, kann man lichtschwache Ringe erkennen und zwei eindrucksvolle „Nebelschwaden“ erstrecken sich jenseits der Ringe. Diese Strukturen sind gemeinsam mit Radiobeobachtungen spektakuläre Belege, daß wiederholte Ausbrüche des zentralen, supermassereichen Schwarzen Lochs die gesamte Galaxie für hundert Millionen oder mehr Jahre beeinflußt haben. Die zarten horizontalen Streifen sind instrumentelle Artefakte, die bei hellen Quellen auftreten.

Die Nahaufnahme zeigt die Region, die den Jet hochenergetischer Teilchen umgibt, detaillierter. Man vermutet, daß der Jet in einem kleinen Winkel zur Sichtlinie aus der Ebene des Bildes ausgerichtet ist. Dieser Jet könnte nur der letzte in einer Serie von Jets sein, die entstanden sind, als magnetisiertes Gas sich in einer Spirale in eine Scheibe auf das supermasse-reiche Schwarze Loch zubewegte.

Wenn ein Jet in das umgebende Gas eindringt, entsteht eine aufsteigende, magnetisierte Blase aus hochenergetischen Teilchen und eine starke Schallwelle eilt der expandierenden Blase voraus. Diese Blasen, die wie heiße Luft von einem Feuer oder einer Explosion in die Atmosphäre aufsteigen, zeigen sich als helle Regionen in Radioaufnahmen und als dunkle Hohlräume in Röntgenbildern. Helle Bögen im Röntgenlicht, die die Hohlräume umgeben, scheinen Gas zu sein, das von aufsteigenden Blasen verdichtet wurde. Eine alternative Interpretation besagt, daß die Bögen Schockwellen sind, die den Jet umgeben und als zweidimensionale Abbildung zu sehen sind.

Eine Version dieses langzeitbelichteten Bildes, das speziell bearbeitet wurde, um schwache Strukturen in der äußeren Region der Galaxie aufzudecken, enthüllt zwei kreisförmige Ringe mit Radien von 45 Tausend und 55 Tausend Lichtjahren. Diese Strukturen sind vermutlich Schallwellen, die von früheren Explosionen hervorgebracht wurden, die sich vor ungefähr 10 Millionen und 14 Millionen Jahren im Zeitsystem von M87 (M87 ist 50 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt) ereigneten.

Man vermutet, daß die eindrucksvollen, sich im Röntgenlicht von oben links nach unten rechts erstreckenden, gebogenen Schwaden aus Gas bestehen, das aus dem Zentrum der Galaxie von aufsteigenden Blasen, die bei früheren Ausbrüchen entstanden, transportiert wurde. Ein sehr lichtschwacher Bogen bei noch größerer Entfernung im Bild unten hat ein vermutetes Alter von 100 Millionen Jahren.

Röntgenstrukturen ähnlich denen in M87 sind in anderen großen Galaxien in den Zentren von Galaxienclustern (siehe z. B. Perseus A) beobachtet worden. Dies läßt vermuten, daß episodenhaft auftretende Ausbrüche von supermassereichen Schwarzen Löchern in gigantischen Galaxien verbreitete Phänomene sein können, die bestimmen, wie schnell große Galaxien und ihre zentralen Schwarzen Löcher wachsen. Während Gas in der Galaxie abkühlt, würde es nach innen strömen, um das Schwarze Loch zu füttern, dann einen Ausbruch hervorbringen, der den Einstrom für einige Millionen Jahre unterbricht und der Zyklus wieder von Neuem beginnen würde.