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Schwarze-Loch-Jets verändern Gas weit außerhalb von Galaxien
Supermassereiche Schwarze Löcher können ihre Umgebung über gewaltige Distanzen prägen. Eine Analyse von 324 Sichtlinien zeigt nun einen deutlichen Überschuss an H-Alpha-Strahlung entlang der Achsen von Radiojets, während über alle Richtungen gemittelt kein signifikantes Signal bleibt. Das spricht dafür, dass Jets das kühle zirkumgalaktische Gas gezielt entlang ihrer Bahn verändern.
Tempe (U.S.A.). Galaxien enden nicht an ihren sichtbaren Sternscheiben, sondern sind von einem weit ausgedehnten Reservoir aus Gas umgeben, dem zirkumgalaktischen Medium, das künftige Sternentstehung mit Material versorgen kann. Schon länger gilt die Energie aktiver Schwarzer Löcher als möglicher Grund dafür, dass ein Teil dieses Gases nicht abkühlt und in neue Sterne fällt.
Wie diese Rückkopplung so weit nach außen gelangt, ist bisher aber nur teilweise verstanden, wobei Radiojets aus heißem Plasma als wichtiger Kandidat gelten, weil sie weit über die Sternscheibe hinausreichen. Welche Wirkung überwiegt, hängt offenbar davon ab, wie und wo die Energie in das umgebende Gas gelangt.
Forscher der Arizona State University (ASU) um Namrata Roy haben deshalb untersucht, ob sich der Einfluss von Radiojets gezielt entlang ihrer Achsen nachweisen lässt. Die Wissenschaftler kombinierten Messungen des Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) mit Radiodaten des LOFAR Two-metre Sky Survey (LoTSS). Insgesamt umfasste ihr Katalog 324 Paare aus einer Radiogalaxie und einem dahinterliegenden Quasar.
Das Licht der Quasare durchquert das Gas um die jeweils davorliegende Galaxie und liefert dadurch Informationen über dessen Eigenschaften. Für die Hauptanalyse bündelte das Team 74 Sichtlinien, die höchstens 20 Grad von der projizierten Jetachse entfernt lagen. Gesucht wurde nach der H-Alpha-Linie von ionisiertem Wasserstoff, deren schwaches Leuchten sich erst durch das Stapeln vieler Spektren zuverlässig erfassen lässt.
„Die überraschende Frage lautet: Wie kann etwas energetisch so Kleines etwas so Enormes beeinflussen?“, erklärt Namrata Roy.
Gerade die extreme Schwäche des zirkumgalaktischen Gases erschwert solche Messungen, denn einzelne Galaxien liefern meist kein ausreichend klares H-Alpha-Signal und die Forscher mussten deshalb viele Beobachtungen statistisch zusammenfassen.
„Eine große Hürde war, dass dieses Gas im zirkumgalaktischen Medium extrem schwach und dünn verteilt ist“, erklärt Namrata Roy.
Entlang der Jetachsen fanden die Forscher einen H-Alpha-Überschuss mit einer Signifikanz von mehr als fünf Sigma. Über alle 324 Richtungen gemittelt blieb das Signal dagegen unter zwei Sigma, und auch bei größeren Winkeln zur Jetachse zeigte sich kein vergleichbarer Überschuss. Das spricht für einen stark gerichteten Einfluss der Radiojets statt für ein gleichmäßig helleres Gashalo.
Das Signal war zudem nicht überall entlang der Jets gleich stark. Besonders hell erschien das Gas knapp außerhalb der optischen Halblichtzone der Wirtsgalaxie, während die H-Alpha-Strahlung weiter außen in der Nähe der projizierten Radioloben erneut zunahm. In den jetnahen Stapeln war das Signal insgesamt ungefähr hundertmal heller als bei normalen Galaxienhalos.