Einige Quasare leuchten im Licht von über einer Billion Sternen

Quasare sind einige der hellsten Objekte im Universum. Die hellsten sind so leuchtend, dass sie eine Billion Sterne überstrahlen. Aber wieso? Und was sagt uns ihre Helligkeit über die Galaxien, in denen sie sich befinden?

Um diese Frage zu beantworten, warf eine Gruppe von Astronomen einen weiteren Blick auf 28 der hellsten und nächsten Quasare. Aber um ihre Arbeit zu verstehen, müssen wir ein wenig zurückgehen, angefangen mit supermassiven Schwarzen Löchern.

Ein supermassives Schwarzes Loch (SMBH) ist ein Schwarzes Loch mit mehr als einer Million Sonnenmassen. Sie können auch viel größer sein; bis zu Milliarden von Sonnenmassen. Eine dieser Einheiten befindet sich im Zentrum der meisten Galaxien, ausgenommen Zwerggalaxien und dergleichen.

Sie sind das Ergebnis des Gravitationskollapses eines massiven Sterns und nehmen einen kugelförmigen Raum ein, aus dem nichts, nicht einmal Licht, entweichen kann.

Die Milchstraße hat eine dieser SMBHs. Es heißt Schütze A-Stern (Sgr A *) und es sind ungefähr 2,6 Millionen Sonnenmassen. Aber Sgr A * ist für einen SMBH eher ruhig. Andere SMBHs sind viel aktiver und werden als aktive galaktische Kerne (AGN) bezeichnet.

In einem AGN sammelt das Schwarze Loch aktiv Materie an und bildet einen Torus aus Gas, der sich erwärmt. Dabei sendet das Gas elektromagnetische Strahlung aus, die wir sehen können. AGNs können Strahlung über das gesamte elektromagnetische Spektrum emittieren.

Es gibt Unterklassen von AGNs und eine neue Studie, die sich auf eine dieser Unterklassen konzentriert, die Quasare genannt werden. Ein Quasar ist die mächtigste Art von AGN, und sie können mit dem Licht einer Billion Sonnen scheinen. Einige dieser Quasare sind jedoch hinter ihrem eigenen Torus versteckt, der unsere Sichtlinie blockiert. In Studien zu Quasaren werden diese ignoriert oder weggelassen, da sie schwer zu erkennen sind.

Aber das schafft ein Problem, denn wenn wir sie aus der Quasarpopulation auslassen, fehlt uns möglicherweise etwas. Dies bedeutet auch, dass eine der zentralen Fragen rund um Quasare möglicherweise nicht richtig behandelt wird.

Die Frage ist wirklich vielschichtig: Werden diese extrem hellen AGN durch mäßige Akkretion auf extrem massiven Schwarzen Löchern angetrieben? Oder werden sie durch extreme Akkretion auf moderateren schwarzen Löchern angetrieben? Oder vielleicht ist noch etwas los. Werden sie von einer Wirtsgalaxie angetrieben, die von einer sternbildenden Galaxie zu etwas Beruhigterem wie einer elliptischen Galaxie übergeht? Durch Ignorieren oder Weglassen der schwer zu erkennenden Quasare wird es schwierig, Antworten zu finden.

Ein Team von Astronomen untersuchte 28 AGN, die sowohl in der Nähe als auch zu den leuchtendsten gehörten. Die meisten von ihnen befanden sich zufällig in elliptischen Galaxien. Das einzige Kriterium für ihre Auswahl war die intensive Aktivität in ihren Kernen. Ihre Funkemissionen umfassen Zehntausende von Faktoren, und ihre Massen decken auch einen weiten Bereich ab. Die Astronomen wollten herausfinden, ob diese hellen AGN andere charakteristische Eigenschaften haben, die sie von der AGN mit geringerer Leuchtkraft unterscheiden würden.

Was haben sie gefunden?

Es gibt einige faszinierende und überraschende Ergebnisse in dieser Studie. Einige der Ergebnisse scheinen mit anderen Studien übereinzustimmen, während andere gegen den Strich gehen.

  • Das Team hat nicht Bilder für alle Wirtsgalaxien in seiner Studie, aber diejenigen, für die es Bilder hat, sind alle elliptischen Galaxien oder zumindest von Ausbuchtungen dominierte Morphologien. Dies steht im Gegensatz zu anderen Studien zu Quasaren mit geringerer Leuchtkraft und auch zu der Erwartung, dass mindestens einige der 28 Wirtsgalaxien Spiralen sein würden.
  • Die Wirtsgalaxien überspannen einen ziemlich weiten Bereich von Massen mit einer Konzentration relativ hoher Massen. Diese höheren Massen und die hohen Leuchtdichten fallen mit der Umwandlung aktiver sternbildender Galaxien in ruhigere sphäroidische Galaxien zusammen.
  • In der 28 ausgewählten AGN gibt es eine große Vielfalt an Funkemissionen, was bedeutet, dass es keine „klaren und robusten definierenden Merkmale für unsere Art von Quellen“ gibt, wie sie in ihrer Schlussfolgerung sagen.
  • Der Bereich der Röntgenhelligkeit und der Schwarzlochmassen kann den großen Bereich der Radiowellenhelligkeit nicht erklären.
  • Die hellsten und verdecktesten Quellen in der Probe werden weder von schwarzen Löchern mit geringer Masse mit hohen Akkretionsraten noch von schwarzen Löchern mit großer Masse und niedrigeren Akkretionsraten gespeist.

Am Ende ihrer Arbeit fassen die Autoren ihre Ergebnisse zusammen, und es scheint, dass es zumindest für den Moment keine klare Erklärung für diese leuchtendsten Quasare gibt, die im Licht einer Billion Sterne leuchten.

„Wir stellen fest, dass unsere Stichprobe einiger der am hellsten verdeckten AGN in BASS / DR1 als Gruppe keine besonderen Eigenschaften hinsichtlich ihrer Schwarzlochmassen, Eddington-Verhältnisse und / oder Sternmassen ihrer Wirtsgalaxien aufweist. ”

Sie weisen auch darauf hin, dass die Wirtsgalaxien größtenteils alle elliptisch sind, ein überraschender Fund. Wenn dieser Befund von anderen Forschern bestätigt werden kann, „… könnte er einige indirekte Beweise für die weit verbreitete Idee liefern, dass Epochen intensiven SMBH-Wachstums mit der Umwandlung von Galaxien von (sternbildenden) Scheiben zu (gelöschten) Ellipsentrainer verbunden sind ( dh durch größere Fusionen). “

Hinter dieser Studie stehen 21 Forscher an Institutionen wie dem Harvard and Smithsonian Center für Astrophysik, der Universität Tel Aviv, der Universität Kyoto, JPL, dem Naval Observatory, der ESO und vielen anderen. Die Daten für ihre Studie stammen aus der 70-monatigen Swift / BAT-All-Sky-Umfrage und mit Beobachtungen unter Verwendung der Keck-, VLT- und Palomar-Observatorien. Die Studie trägt den Titel „BAT AGN Spectroscopic Survey – XIII. Die Natur des leuchtendsten undurchsichtigsten AGN im Universum mit niedriger Rotverschiebung. “ Es wurde in den monatlichen Mitteilungen der Royal Astronomical Society veröffentlicht.

Mehr:

  • Pressemitteilung: Die Natur verdeckter aktiver galaktischer Kerne
  • Forschungsbericht: BAT AGN Spectroscopic Survey – XIII. Die Natur des leuchtendsten verdeckten AGN im Universum mit niedriger Rotverschiebung
  • Space Magazine: Wie können schwarze Löcher leuchten?
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