Mithilfe des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) haben Astronomen den ersten starken „galaxiengroßen“ Wind entdeckt, der von einem supermassereichen Quasar ausgeht, der von einem Schwarzen Loch angetrieben wird. Starke Winde treiben Gas und Staub mit unglaublicher Geschwindigkeit aus seiner Galaxie und töten Sterne in seiner Muttergalaxie.
Dieser Quasar mit der Bezeichnung J1007+2115 ist so weit entfernt, dass man davon ausgeht, dass er nur 700 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden ist, als das 13,8 Milliarden Jahre alte Universum nur etwa 5 % seines heutigen Alters hatte. Obwohl J1007+2115 damit der drittälteste jemals beobachtete Quasar ist, ist es der erste jemals beobachtete Quasar, von dem starke, galaxiengroße Winde ausgehen.
Die Ausflüsse dieses Quasars sind jedoch nicht nur wegen ihres Alters bemerkenswert. Der Wind von J1007+2115 erstreckt sich vom Schwarzen Loch an seiner Quelle über atemberaubende 7.500 Lichtjahre, was etwa 25 nebeneinander aufgereihten Sonnensystemen entspricht. Die Forscher sagten, dass die Materie, die sie jedes Jahr umwandeln, 300 Sonnen mit einer Geschwindigkeit entspricht, die der 6.000-fachen Lichtgeschwindigkeit entspricht.
„Es ist der drittälteste Quasar und der am drittweitesten entfernte Quasar, der heute bekannt ist und von einem anwachsenden supermassereichen Schwarzen Loch angetrieben wird“, sagte Wei Zhi Liu, Leiter des Entdeckungsteams und Forscher an der University of Arizona, gegenüber Space.com. „Nach unserem Kenntnisstand sind diese von Quasaren angetriebenen Winde im Galaxienmaßstab derzeit die ältesten bekannten Winde.“
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Die Winde dieses zentral ernährenden Schwarzen Lochs könnten stark genug sein, um die Wirtsgalaxie, die es mit 6.000-facher Schallgeschwindigkeit durchdringt, zu „töten“ und ihr das Material zu entziehen, das für die Geburt neuer Sterne erforderlich ist.
Wie bekommen supermassereiche Schwarze Löcher Wind?
Es wird angenommen, dass alle großen Galaxien in ihrem Kern ein supermassereiches Schwarzes Loch enthalten, dessen Masse zwischen dem Millionen- und Milliardenfachen der Sonnenmasse liegt. Aber nicht alle dieser Schwarzen Löcher treiben Quasare an, die hellsten Lichtquellen im Universum.
Dies liegt daran, dass einige supermassereiche Schwarze Löcher nicht von großen Mengen an Gas und Staub umgeben sind, von denen sie sich ernähren könnten. Das supermassive Schwarze Loch im Herzen unserer Galaxie, Sagittarius A* (Sgr A*), ist beispielsweise ruhig und schwach.
Andere supermassereiche Schwarze Löcher sind von einer Fülle an Materie umgeben, die in einer flachen Wolke, einer sogenannten Akkretionsscheibe, um sie herum wirbelt und sie nach und nach ernährt. Der massive Gravitationseinfluss des zentralen Schwarzen Lochs führt zu starker Reibung in den Akkretionsscheiben, die das Material aufheizt und hell leuchten lässt.
Diese Regionen werden aktive galaktische Kerne (AGNs) genannt und sind so hell, dass sie das kombinierte Licht aller Sterne in der umgebenden Galaxie überstrahlen können. Aus großer Entfernung werden diese Regionen als Quasare bezeichnet.
Die starke Strahlung von Akkretionsscheiben hat noch einen weiteren Effekt: Sie verdrängt Material wie Gas und Staub aus der Umgebung aktiver Galaxienkerne. Diese Quasarwinde können auch Gas und Staub aus der größeren Galaxie, in der sich der Quasar befindet, wegdrücken.
Mit Hilfe des James-Webb-Weltraumteleskops konnten Forscher beobachten, dass sich die Materie in den Winden des Quasars von J1007+2115 mit einer erstaunlichen Geschwindigkeit von 4,7 Millionen Meilen pro Stunde (7,6 Millionen Kilometer pro Stunde) bewegt. Wie Sie sich vorstellen können, transportieren solch starke, weitreichende Winde eine große Menge Materie. Liu sagte, dass Quasarwinde von J1007+2115 jedes Jahr Material mit einer Masse transportieren, die 300 Sonnen entspricht.
Die Galaxie mit J1007+2115 ist reich an dichtem molekularem Gas und Staub, den Bausteinen von Sternen, wie das James Webb-Weltraumteleskop beobachtete. Die Galaxie bildet jedes Jahr Sterne mit einer Rate von 80 bis 250 Sonnenmassen. Aber das Licht dieser Galaxie reist seit 13,1 Milliarden Jahren zu uns, was bedeutet, dass es jetzt wahrscheinlich ganz anders wäre. Insbesondere dank dieser Quasarwinde hat die Starburst-Aktivität möglicherweise nicht lange angehalten.
Das Einblasen von Gas und Staub durch die Winde des Quasars würde auch die Nahrungsversorgung des supermassereichen Schwarzen Lochs, das ihn antreibt, unterbrechen. Dies bedeutet, dass möglicherweise auch das Wachstum des supermassiven Schwarzen Lochs, dessen Masse einer Milliarde Sonnen entspricht, gestoppt sein könnte.
„Der Wind drückt eine große Menge Gas heraus“, sagte Liu. „Dies könnte die Sternentstehungsaktivität in der Galaxie unterdrücken, die Gas benötigt, um Sterne zu bilden, sowie das Wachstum des supermassiven Schwarzen Lochs selbst, das ebenfalls Gas benötigt, um sich anzusammeln.“
Dies würde bedeuten, dass diese frühe Galaxie nun eine tote Galaxie ist und nicht mehr so stark wächst, da sternbildendes Material aus ihr entfernt und die Sternentstehung eingeschränkt wurde.
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Das Team ist noch nicht damit fertig, Quasarwinde zu untersuchen und ihre Auswirkungen auf ihre Heimatgalaxien zu untersuchen. Sie werden ihre Suche fortsetzen und vielleicht mehr von dem entdecken, was weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall existierte.
„Wir wollen nun nach weiteren dieser galaktischen Winde suchen, die von Quasaren im Weltraum angetrieben werden
„Das sehr frühe Universum und das Erlernen seiner Eigenschaften als Bewohner“, schloss Liu.
Ein Vorabdruck der Forschungsarbeit des Teams ist im Papierarchiv verfügbar arXiv.