Das Hubble-Weltraumteleskop hat tiefer als je zuvor in einen Quasar geblickt und „seltsame“ Merkmale in seiner Umgebung entdeckt.
Quasare sind die superhellen Zentren aktiver Galaxien und werden durch die Speisung supermassereicher Schwarzer Löcher angetrieben. Das von Hubble untersuchte Objekt mit der Bezeichnung 3C 273 ist eines der erdnächsten dieser extremen Objekte. 3C 273 ist unglaublich leuchtend – so hell, dass es, wenn es Zehntausende statt mehrere Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt wäre, so hell wäre wie die Sonne an unserem Himmel.
Das bedeutet, dass die Untersuchung von 3C 273 für Hubble so war, als würde man in die Scheinwerfer eines entgegenkommenden Autos starren! Ein neues Instrument hat jedoch die Blendung für das langjährige Weltraumteleskop reduziert und ermöglicht ihm einen noch nie dagewesenen Blick auf den Quasar.
Hubbles bildgebender Spektrograph war das Instrument, mit dem man in 3C 273 eintauchte. Dieses Instrument fungierte wie ein Koronograph, eine Abdeckung, mit der Astronomen die Photosphäre der Sonne blockieren, um ihre dunklere äußere Atmosphäre, die Korona, zu beobachten. Dieser Effekt ähnelt dem Mond, der während einer Sonnenfinsternis das Sonnenlicht blockiert.
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Da der bildgebende Spektrograph das helle Licht aus der Region im Herzen des Quasars blockierte, konnte Hubble die Struktur um das Schwarze Loch wie nie zuvor sehen.
Bin Ren vom Côte d’Azur-Observatorium und der Université Côte d’Azur in Frankreich erklärte in einer NASA-Erklärung, dass Hubble viele „seltsame Dinge“ rund um das supermassereiche Schwarze Loch gefunden habe, das 3C 273 antreibt.
„Wir haben ein paar Kleckse unterschiedlicher Größe und eine mysteriöse L-förmige Fadenstruktur“, sagte Ren. „Das alles liegt im Umkreis von 16.000 Lichtjahren um das Schwarze Loch.“
Bei einigen dieser Objekte könnte es sich um kleine Galaxien handeln, die auf das Schwarze Loch zufallen und es mit Nahrung in Form von Gas und Staub versorgen, die es zur Energieversorgung des Quasars nutzt.
Nicht alle supermassiven Schwarzen Löcher sind hungrig
Es gibt etwa eine Million Quasare, die am Himmel über der Erde verstreut sind, aber diese supermassiven, von Schwarzen Löchern angetriebenen Ereignisse traten etwa drei Milliarden Jahre nach dem Urknall sogar noch häufiger auf.
Man geht davon aus, dass supermassereiche Schwarze Löcher mit Massen von Millionen oder sogar Milliarden Sonnen im Herzen aller großen Galaxien sitzen, aber nicht alle Galaxien beherbergen einen Quasar. Das liegt daran, dass nicht alle supermassiven Schwarzen Löcher von einer Speisekammer aus Gas, Staub und sogar Sternen umgeben sind, von denen sie sich ernähren können.
Sagittarius A* (Sgr A*) zum Beispiel sitzt im Herzen unserer Galaxie, der Milchstraße. Selbst aus der Ferne wäre Sgr A* kein Quasar, da er von so wenig Materie umgeben ist, dass er, wenn er ein Mensch wäre, alle Millionen Jahre die Nahrungsmenge eines Reiskorns zu sich nehmen müsste!
Wenn supermassive Schwarze Löcher von einer abgeflachten Wolke aus Gas und Staub, einer sogenannten Akkretionsscheibe, umgeben sind, erzeugt ihre immense Schwerkraft enorme Gezeitenkräfte in diesem Material. Dadurch wird es erhitzt und lässt es hell leuchten.
Darüber hinaus wird Material, das nicht dem Schwarzen Loch zugeführt wird, durch starke Magnetfelder zu den Polen dieses kosmischen Titanen geleitet, die diese Teilchen ebenfalls auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigen.
Von den Polen aus wird dieses überhitzte Gas oder Plasma in Form von zwei astrophysikalischen Jets ausgestoßen, die sich über viele Hundert Lichtjahre erstrecken können. Damit verbunden ist eine energetische Lichtemission.
Das macht diese Regionen, die als aktive galaktische Kerne (AGN) bekannt sind und als Quasare gelten, unglaublich hell. Sie sind oft so hell, dass sie das kombinierte Licht aller Sterne in den Galaxien um sie herum überstrahlen.
Die neuen Hubble-Beobachtungen haben Ren und Kollegen einen seltenen Einblick in den 300.000 Lichtjahre langen Strahl gewährt, der aus 3C 273 und weit über die Galaxie hinaus, in der er sich befindet, austritt.
Das Team verglich die neuen Bilder von 3C 273 mit Archivbildern mit einem Abstand von 22 Jahren zwischen den beiden. Dies führte Ren und Kollegen zu dem Schluss, dass sich der Jet schneller bewegt, je weiter er vom supermassereichen Schwarzen Loch im Herzen dieses Quasars entfernt ist.
„Unsere bisherige Sicht war sehr begrenzt, aber Hubble ermöglicht es uns, die komplizierte Morphologie des Quasars und die galaktischen Wechselwirkungen im Detail zu verstehen“, schloss Ren weitere Hinweise.
