SDSSp J1306

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

Frühe supermassereiche Schwarze Löcher stellen Theorien in Frage

Die von Chandra (Einschub) beobachtete Röntgenstrahlung von dem Quasar SDSSp J1306 (oder J1306) hat 12.7 Milliarden Jahre benötigt, um die Erde zu erreichen, und ist nur eine Milliarde Jahre jünger als das auf 13.7 Milliarden Jahre geschätzte Alter des Universums. Überraschenderweise ist in diesem Quasar, der in einer frühen Ära des Universums zu sehen ist, die Verteilung der Energie der Röntgenstrahlung – das Röntgenspektrum – nicht von der eines nah gelegenen, älteren Quasars zu unterscheiden. Das kleinere Objekt oben links im Bild ist eine Vordergrundgalaxie.

Die Eigenschaften im Röntgen- und optischen Licht von J1306 besagen, daß ein Schwarzes Loch mit einer Milliarde Sonnenmassen die zentrale Maschine hinter dem gewaltigen Energieausstoß von J1306 ist – ein Energieausstoß, der den von 20 Billionen Sonnen übertrifft. Die Ergebnisse von Chandra für J1306 und vergleichbare Daten von XMM-Newton für einen anderen fernen Quasar liefern Anhaltspunkte dafür, daß supermassereiche Schwarze Löcher weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall ausgewachsen waren. Dieses rapide Wachstum ist schwer mit den meisten heutigen Modellen über die Bildung von supermassereichen Schwarzen Löcher zu erklären.

Eine Möglichkeit, wie das rapide Wachstum abgelaufen sein könnte, besteht darin, daß sich Millionen Schwarzer Löcher mit 100 Sonnenmassen durch den Kollaps massereicher Sterne in der jungen Galaxie gebildet haben. Diese Schwarzen Löcher bauten in der Folge ein großes Schwarzes Loch von einer Milliarde Sonnenmassen im Zentrum der Galaxie durch Verschmelzungen und Akkretion von Gas auf.

Die genaue Geometrie und Einzelheiten einer Röntgenstrahlen erzeugenden Region um ein supermassereiches Schwarzes Loch sind nicht bekannt. Doch man weiß, daß die hochenergetischen Röntgenspektren zahlreicher Quasare mit einem breiten Spektrum an unterschiedlichem Alter sehr ähnlich sind, so daß die Bedingungen ähnlich sein müssen.

Die Darstellung zeigt, wie diese hochenergetische Röntgenstrahlung erzeugt werden könnte. Material von einem großen Torus aus Gas und Staub im Zentrum einer Galaxie wird auf ein Schwarzes Loch gezogen. Das meiste einfallende Gases ist in einer sich schnell drehenden Scheibe und einer heißen Atmosphäre oder Korona, in denen die Temperaturen auf Milliarden Grad ansteigen können, konzentriert. Zusammenstöße der niederenergetischen optischen, Ultraviolett- und Röntgenphotonen aus der Scheibe mit heißen Elektronen in der Korona heben die Energie der Photonen in den Bereich der hochenergetischen Röntgenstrahlung an.

• Kurzinformation:
• Scale: Image is 0.6 arcmin across
• Category: Quasars & Active Galaxies
• Coordinates (J2000): RA 13h 06m 08.26s | Dec +03° 56′ 26.30″
• Constellation: Virgo
• Color Code: Intensity
• Instrument: ACIS
• Also Known As: SDSSp J130608.26+035626.3
• Distance Estimate: 12.7 billion light years
• Release Date: November 22, 2004
• References: D. Schwartz and S. Virani “Chandra Measurement of the X-Ray Spectrum of a Quasar at z = 5.99” The Astrophysical Journal 615, Number 1
• References: D. Farrah et al. “The X-Ray Spectrum of the z = 6.30 QSO SDSS J1030+0524” The Astrophysical Journal 611, Number 1