Das langsame Verhungern eines Schwarzen Lochs

15. September 2016. Ein internationales Team hat das Rätsel um das seltsame Verhalten eines supermassereichen Schwarzen Lochs gelöst. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nutzen dafür das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO), das Hubble Weltraumteleskop der NASA sowie das NASA Röntgenobservatorium Chandra. Mithilfe der gewonnen Daten fanden sie heraus, dass die Leuchtkraft des Schwarzen Lochs abnahm, da es immer weniger „Nahrung“ in Form von Materie fand.
Das langsame Verhungern eines Schwarzen Lochs

Markarian 1018. (Credit: ESO/CARS survey)

Viele Galaxien haben einen extrem hellen Kern, der durch ein supermassereiches Schwarzes Loch befeuert wird. Dieses bezieht seine Energie aus dem Material, das in das Schwarze Loch fällt bzw. von ihm verschlungen wird. Dieser Prozess wird in der Astrophysik Akkretion genannt.

In einigen Galaxien verändert sich die Helligkeit des Schwarzen Lochs in nur wenigen Jahren - ein in der Astrophysik extrem kurzer Zeitraum - dramatisch. Das Bemerkenswerte an der jetzt untersuchten aktiven Galaxie Markarian 1018 (Mrk 1018) ist, dass sie sich in nur fünf Jahren ein zweites Mal, also auf ihren ursprünglichen Zustand zurück, verändert hat. Nur sehr wenige Galaxien sind bisher beobachtet worden, die diesen gesamten Zyklus durchlaufen haben und keine einzige von ihnen so detailliert.

Die Entdeckung, dass Mrk 1018 zu einer dieser raren sich verändernden Galaxien gehört, war ein Zufallsfund innerhalb der CARS-Studie, die mithilfe des Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) aktive Galaxienkerne untersucht.

Tanya Urrutia, Ko-Autorin und Wissenschaftlerin am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), erläutert: „Mit den neuen dreidimensionalen Untersuchungsmöglichkeiten und dem großen Gesichtsfeld von MUSE können wir verschiedene physikalische Prozesse in wachsenden Schwarzen Löchern ganz neu betrachten. CARS bietet uns die Chance, den Einfluss von Quasaren auf ihre Muttergalaxie auch visuell erkennbar zu machen."

Der nun erfolgte Zufallsfund ist für die Astrophysiker ein wahrer Glückfall wie Bernd Husemann, CARS-Projektleiter und Erstautor einer der nun veröffentlichen Studien, kommentiert: „Wir hatten Glück, die Galaxie zum richtigen Zeitpunkt zu finden. Nur etwa drei bis vier Jahre nachdem der Helligkeitsverlust eingesetzt hatte, konnten wir mit gezielten Beobachtungskampagnen detailliert die Akkretionsphysik des aktiven Kerns untersuchen.“

Zusätzliche Daten wurden mit dem Hubble Weltraumteleskop und dem Chandra-Röntgenobservatorium gesammelt. Dank dieser Daten konnte das Team das Rätsel um den Helligkeitsverlust lösen. Ko-Autor Mirko Krumpe, Astrophysiker am AIP erklärt: „Gleich mehrere astrophysikalische Ereignisse kamen zunächst als Ursache in Betracht. Wir konnten ausschließen, dass das Schwarze Loch einen Stern zerrissen hat und dieses Material nun verschlingt. Außerdem konnten wir mit unseren Daten zeigen, dass kein zusätzliches Material die Sicht auf das Schwarze Loch verdeckt."

Rebecca McElroy, Erstautorin der Hauptpublikation und Doktorandin an der Universität Sydney und am ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics (CAASTRO), sagt: „Eine Möglichkeit ist, dass der gesamte Prozess, den wir nun beobachten durch ein zweites supermassereiches Schwarzes Loch ausgelöst wurde.“ Da Mrk 1018 ist das Ergebnis einer Galaxienverschmelzung ist und könnte daher tatsächlich ein System aus zwei Schwarzen Löchern sein.


Wissenschaftliche Publikationen:

“Mrk 1018’s return to the shadows after 30 years as a Seyfert 1” und “What is causing Mrk 1018’s return to the shadows after 30 years?”,  beide in Astronomy & Astrophysics.

Weitere Informationen:

 

Wissenschaftliche Kontakte:

Dr. Tanya Urrutia, turrutia@aip.de, +49 331-7499-664

Dr. Mirko Krumpe, mkrumpe@aip.de, +49 331-7499-334

 

Pressekontakt:

Kerstin Mork, presse@aip.de, +49 331-7499 803

 

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.