Ein Bild des Hubble-Weltraumteleskops vom Kern des Quasars 3C 273. Ein Koronagraph auf Hubble blockiert das grelle Licht, das von dem supermassiven schwarzen Loch im Herzen des Quasars ausgeht. (Bildnachweis: NASA, ESA, Bin Ren (Université Côte d’Azur/CNRS); Danksagung: John Bahcall (IAS); Bildverarbeitung: Joseph DePasquale (STScI))
Das Hubble-Weltraumteleskop hat tiefer als je zuvor in einen Quasar gestarrt und dabei „seltsame“ Merkmale in seiner Nähe entdeckt.
Quasare sind die superhellen Zentren aktiver Galaxien, die von supermassiven schwarzen Löchern gespeist werden. Der von Hubble untersuchte Quasar mit der Bezeichnung 3C 273 ist eines dieser extremen Objekte, das der Erde am nächsten ist. 3C 273 ist unglaublich hell – so hell, dass es an unserem Himmel so hell wie die Sonne wäre, wenn es nur Zehntausende von Lichtjahren von der Erde entfernt wäre, anstatt mehrere Milliarden.
Das bedeutet, dass die Untersuchung von 3C 273 für Hubble wie ein Blick in das Scheinwerferlicht eines entgegenkommenden Autos war! Ein neues Instrument hat jedoch die Blendung des langjährigen Weltraumteleskops verringert und ihm einen noch nie dagewesenen Blick auf den Quasar ermöglicht.
Der abbildende Spektrograf von Hubble war das Instrument, mit dem 3C 273 unter die Lupe genommen wurde. Dieses Instrument funktionierte wie ein Koronagraph, eine Abdeckung, mit der Astronomen die Photosphäre der Sonne abdecken, um die schwächere äußere Atmosphäre, die Korona, zu beobachten. Dieser Effekt ähnelt dem des Mondes, der das Licht der Sonne während einer Sonnenfinsternis abschirmt.
Da der abbildende Spektrograph das helle Licht aus der Region im Herzen des Quasars ausblendete, konnte Hubble die Struktur um das Schwarze Loch herum wie nie zuvor erkennen.
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“ um das supermassive Schwarze Loch, das 3C 273 speist, gefunden hat: „Wir haben ein paar Kleckse unterschiedlicher Größe und eine mysteriöse L-förmige fadenförmige Struktur“, sagte Ren. „Das alles befindet sich in einem Umkreis von 16.000 Lichtjahren um das Schwarze Loch.“
Einige dieser Objekte könnten kleine Galaxien sein, die auf das Schwarze Loch zufallen und es mit Gas und Staub versorgen, die es zum Antrieb des Quasars verwendet.
Nicht alle supermassereichen Schwarzen Löcher sind hungrig
Es gibt etwa 1 Million Quasare, die über den Himmel über der Erde verstreut sind, aber diese von supermassiven schwarzen Löchern angetriebenen Ereignisse waren etwa 3 Milliarden Jahre nach dem Urknall noch zahlreicher vertreten.
Supermassive schwarze Löcher mit einer Masse, die Millionen oder sogar Milliarden von Sonnen entspricht, befinden sich vermutlich im Herzen aller großen Galaxien, aber nicht alle Galaxien beherbergen einen Quasar. Das liegt daran, dass nicht alle supermassereichen schwarzen Löcher von einem Vorrat an Gas, Staub und sogar Sternen umgeben sind, von dem sie sich ernähren können.
Zum Beispiel befindet sich Sagittarius A* (Sgr A*) im Herzen unserer Galaxie, der Milchstraße. Selbst aus der Ferne betrachtet wäre Sgr A* kein Quasar, denn es ist von so wenig Materie umgeben, dass es, wäre es ein Mensch, alle Millionen Jahre eine Diät von einem Reiskorn einhalten müsste!Wenn supermassereiche Schwarze Löcher von einer abgeflachten Gas- und Staubwolke, einer so genannten Akkretionsscheibe, umgeben sind, erzeugt ihre immense Schwerkraft gewaltige Gezeitenkräfte in diesem Material. Dadurch erwärmt sich das Material und leuchtet hell auf.
Eine Illustration einer Galaxie mit einem Quasar – einem hellen, aktiven supermassiven schwarzen Loch – in ihrem Herzen (Bildnachweis: NASA, ESA und J. Olmsted (STScI))
Außerdem wird Material, das nicht in das Schwarze Loch gelangt, durch starke Magnetfelder zu den Polen dieses kosmischen Titanen gelenkt, die diese Teilchen ebenfalls auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigen.
An den Polen wird dieses überhitzte Gas oder Plasma in zwei astrophysikalischen Jets ausgestoßen, die sich über viele hundert Lichtjahre erstrecken können. Dies ist mit einer energiereichen Lichtemission verbunden.
Das macht diese Regionen, die als aktive galaktische Kerne (AGN) bekannt sind und als Quasare gesehen werden, unglaublich hell. Sie sind oft so hell, dass sie das gemeinsame Licht aller Sterne in den umliegenden Galaxien überstrahlen.
Die neuen Hubble-Beobachtungen haben Ren und Kollegen einen seltenen Einblick in den 300.000 Lichtjahre langen Jet gewährt, der aus 3C 273 herausschießt und weit über die Galaxie hinausgeht, in der er sich befindet.
Zwei Ansichten des Quasars 3C 273. Die erste zeigt, wie Hubble den Quasar ohne die Verwendung eines Koronagraphen sieht. Die zweite zeigt eine neue Ansicht des Quasars, wenn der Koronagraph aktiviert ist. (Bildnachweis: NASA, ESA, Bin Ren (Université Côte d’Azur/CNRS); Danksagung: John Bahcall (IAS); Bildverarbeitung: Joseph DePasquale (STScI))
Das Team verglich die neuen Bilder von 3C 273 mit Archivbildern, zwischen denen 22 Jahre liegen. Daraus schlossen Ren und Kollegen, dass sich der Jet schneller bewegt, wenn er weiter von dem supermassereichen Schwarzen Loch im Herzen dieses Quasars entfernt ist.
„Unser bisheriger Blick war sehr begrenzt, aber Hubble ermöglicht es uns, die komplizierte Morphologie des Quasars und die galaktischen Wechselwirkungen im Detail zu verstehen“, schloss Ren. „In Zukunft könnte uns eine weitere Betrachtung von 3C 273 im Infrarotlicht mit dem James Webb Weltraumteleskop weitere Hinweise liefern.“
