 |
|
Abb. 1:
Durch die statistische
Analyse der Spektren von Galaxien-bulges haben Astronomen neue Parameter
identifiziert, die die jüngste Sternentstehungsgeschichte von Galaxien
quantifizieren. Galaxien mit verschiedenen Sternentstehungsgeschichten
befinden sich in verschiedenen Bereichen des Diagramms wie angegeben. Die
Farben geben die Akkretionsrate des schwarzen Loches
im Zentrum der Galaxie an. Rot bedeutet starke, violett schwache
Akkretion. Die schwarzen Punkte stehen für die Positionen der Galaxien dessen
schwarze Löcher die höchsten Akkretionsraten aufweisen. Diese Galaxien liegen
tatsächlich nicht alle im Bereich derjenigen Galaxien, die gerade
einen Ausbruch von Sternentstehung durchlaufen oder durchliefen, wie
es von manchen Theorien vorhergesagt wird.
|
 |
 |
|
Abb. 2:
Bilder von Galaxien aus dem Sloan
Digital Sky Survey, die von den Wissenschaftlern als solche
identifiziert wurden, die kürzlich einen starken Ausbruch von
Sternentstehung in ihrem zentralen Bulge durchlaufen haben. Man
beachte die Ausläufer von Sternen um die Hauptgalaxie, die
Staubschichten und die Asymmetrie der Galaxien in einigen Bildern:
Dies sind Anzeichen eines jüngsten gravitativen
Auseinanderreißens der Galaxie, was
wahrscheinlich durch ein Zusammentreffen mit einer anderen Galaxie
verursacht wurde. Die Größe der Bilder beträgt 1'x1' und der Kreis
in der linken oberen Ecke gibt die Größe des Bereiches an über
welchen die Spektren aufgenommen wurden, d.h. für welchen die
Sternentstehungsgeschichten bestimmt wurden.
|
| |
Heute vermutet man dass sich im Zentrum jeder massiven Galaxie im lokalen
Universum ein supermassives schwarzes Loch befindet. Durch Beobachtungen hat
man herausgefunden, dass dieses schwarze Loch etwa 0.1% der Masse des
Bulges ausmacht, wobei die Größe der Galaxie keine Rolle spielt
(
Aktuelle Forschung April 2005).
Es gibt viele Theorien um diese Korrelation zu erklären,
angefangen bei der Vermutung dass sich die gesamte Masse des schwarzen Loches
und des Bulges am Anfang des Lebens der Galaxie schnell aufgebaut hat,
bis hin zur Theorie eines stetigen Aufbaus beider durch langsame Akkretion
von Gas in den Bulge der Galaxie, was Sternbildung und infolgedessen das
Wachstum des schwarzen Loches bewirkt
(
Aktuelle Forschung Februar 2005).
Beobachter erhalten Hinweise auf wachsende schwarze Löcher in Form von
Emissionslinien hoch angeregter Ionen aus dem Gas das das schwarze Loch umgibt
(bei Seyfert Galaxien und sogenannten liners), oder durch Streulicht das direkt
von der Akkretionsscheibe um das schwarze Loch herrührt (bei Quasaren). Diese
Objekte nennt man aktive Galaxienkerne (AGN). Einen guten Schätzwert
für die Wachstumsrate des schwarzen Loches liefert im optischen
Wellenlängenbereich insbesondere die [OIII]-Emissionslinie
(
Aktuelle Forschung Juli 2004).
Um diese Information über das Wachstum des schwarzen Loches mit der
jüngsten Sternentstehungsgeschichte von Galaxien in
Verbindung zu bringen, haben
Vivienne Wild, Guinevere Kauffmann und Tim Heckman (John Hopkins University,
USA) eine neue Methode entwickelt, die auf einer Hauptkomponentenanalyse (PCA)
der Galaxienspektren basiert. Durch die Kombination der Information aller
Pixel des Galaxienspektrums ermöglicht es diese Methode, noch nützliche
Informationen aus Spektren zu erhalten, die von viel geringerer Qualität sind
als es für bisherige Methoden nötig war.
Mit ihrer neuen Methode haben die Wissenschaftler die
jüngste Sternentstehungsgeschichte von ca. 33000
bulge-dominierten Galaxien geringer Rotverschiebung aus dem SDSS bestimmt.
Da diese Galaxien uns nahe sind, stammen die beobachteten Spektren nur
aus ihren Zentren, so dass sich die aus ihnen bestimmten
jüngsten Sternentstehungsgeschichten nur auf den Bulge
der Galaxien bezieht.
Die Wissenschaftler haben herausgefunden, dass sich die Bulges der
Galaxien in drei Klassen einteilen lassen: (1) Diejenigen die keine Anzeichen
jüngster Sternentstehung haben (55%); (2) Diejenigen die kürzlich einen
Ausbruch von Sternentstehung durchlaufen haben, wobei die Masse der dabei
entstandenen Sterne mehr als ca. 1% der Masse des Bulges beträgt (4%); (3)
Diejenigen die zwar Sternentstehung aufweisen, aber keine Anzeichen eines
starken kürzlichen oder anhaltenden Ausbruches von Sternentstehung haben
(39%). Die Wissenschaftler haben auch herausgefunden dass, obwohl fast die
Hälfte aller AGNs in Bulges der ersten Klasse zu finden sind, die
schwarzen Löcher in diesen Bulges nur extrem langsam wachsen. Tatsächlich
wird das Wachstum schwarzer Löcher im lokalen Universum dominiert (>60%) von
denjenigen schwarzen Löchern die sich in Bulges der dritten
Klasse befinden - die
zwar Sternentstehung aber keine kürzlichen oder anhaltenden Ausbrüche von
Sternentstehung aufweisen. Dies widerspricht neuen Theorien, nach denen die
gleichzeitige Massenzunahme des schwarzen Loches und des Bulges davon
herrührt, dass massive Galaxien miteinander verschmelzen und
das schwarze Loch und der Bulge dadurch in kurzer Zeit gebildet werden.
Die 4% der Bulges, die kürzlich einen starken Ausbruch von Sternentstehung
durchlaufen haben, zeigen jedoch Anzeichen einer jüngsten Störung
- lange Ausläufer die von Gezeitenkräften hervorgerufen werden,
übermäßige Asymmetrie in ihrer Helligkeitsverteilung und die
Tatsache dass frühere Ausbrüche in kompakteren Galaxien stattgefunden
haben. Die Wahrscheinlichkeit dass diese Bulges ein stark akkretierendes
schwarzes Loch beherbergen ist mehr als doppelt so gross wie für
Galaxien mit normaler Sternentstehungsrate.
Vivienne Wild
Veröffentlichung
Vivienne Wild, Guinevere Kauffmann, Tim Heckman, Stephane Charlot, Gerard
Lemson, Jarle Brinchmann, Tim Reichard, Anna Pasquali,
"Bursty Stellar populations and obscured AGN in galaxy bulges",
Mon. Not. R. Astron. Soc., accepted, (2007)
 arXiv0706.3113
|
