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Abbildung 1: Der
Kern der Seyfert-2 Galaxie NGC 7742. Der klumpige, dicke Ring um den
Kern ist ein Gebiet aktiver Sternentstehung. Er ist
etwa 3000 Lichtjahre vom Zentrum entfernt.
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Abbildung 2: Man glaubt, daß die akkretierenden Schwarzen Löcher
der meisten AGN mit einem Torus aus staubförmigem
Material umgeben sind. In AGNs vom Typ 2 blockiert dieses Material
die direkte Beobachtung des Lichts der zentralen Quelle. Strahlung,
die senkrecht zu dem Torus entkommen kann, führt allerdings zur Ionisation von
Gaswolken in der umgebenden Galaxie, was sich in Form von charakteristischen
Emissionslinien im Spektrum der Galaxie zeigt.
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Abbildung 3: Ein Diagramm zur "Diagnose"
von Ausbrüchen der Sternentstehung in AGN des
Sloan Digital Sky Survey. Die roten und magentafarbenen
Punkte zeigen die vorausgesagten Positionen von Galaxien, die mit
kontinuierlichen Sternentstehungsraten entstanden sind. Die meisten
gewöhnlichen Galaxien (links) liegen nahe an diesen theoretischen
Voraussagen. Eine beträchtliche Zahl leuchtkräftiger AGNs (rechts)
ist allerdings von der Linie, die von den Modellen mit
kontinuierlichen Sternentstehungsraten belegt wird,
verschoben. Dies zeigt, daß diese Objekte vor kurzem einen
Ausbruch der Sternentstehung erfahren haben müssen.
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Eine weitere bemerkenswerte Eigenschaft aktiver Galaxien ist, daß sie
eine sehr starke kosmologische Entwicklung aufweisen. Bei einer
Rotverschiebung von 2.5 waren die leuchtkräftigsten aktiven Galaxien
etwa eintausendmal zahlreicher als zur heutigen Zeit. Diese starke
Entwicklung mit der Rotverschiebung deutet darauf hin, daß die
Galaxienentstehung und die Bildung aktiver Galaxienkerne im frühen
Universum möglicherweise Hand in Hand erfolgt sind.
Trotz ihrer Häufigkeit ist es nicht möglich, weit entfernte AGN im
Detail zu studieren, da das Licht der sie umgebenden Wirtsgalaxien in
der Regel zu schwach ist, um beobachtet zu werden. Es ist daher
besser, AGN im lokalen Universum zu untersuchen, um die physikalischen
Prozesse zu verstehen, die für das "Füttern" des zentralen Schwarzen
Lochs verantwortlich sind.
In Zusammenarbeit mit einer Arbeitsgruppe an der
Johns Hopkins University in Baltimore (T. Heckman,
C. Tremonti und S. Ridgway) untersuchen Wissenschaftler des MPA einen
sehr großen Datensatz von 22000 AGN, welcher aus dem Sloan Digital
Sky Survey ausgewählt wurde. Die dabei untersuchten aktiven
Galaxien sind AGN vom sogenannten Typ 2. Ein Großteil der
Strahlung, die von Materie sehr nahe am Schwarzen Loch erzeugt wird,
wird in diesen Objekten von einem zentralen, staubförmigen Torus
verdeckt. Allerdings kann Stahlung im rechten Winkel zu der Ebene des
Torus entkommen (siehe Abb. 2) und dann Gas, das sich weiter
außerhalb in der Galaxie befindet, ionisieren. Dadurch kommt es zur Bildung
charakteristischer Emissionslinien im Spektrum der Galaxie, welche zur
Diagnostik des Vorhandenseins eines aktiven Kerns dienen können. Der
größte Teil der Leuchtkraft, die durch das in das Schwarze Loch
einfallende Material erzeugt wird, ist also der direkten Sicht in Typ
2 AGN entzogen. Als Konsequenz ist es nun aber möglich, ein viel
klareres Bild der umgebenden Wirtsgalaxie zu erhalten. Man kann dann
etwa fragen, in welcher Weise sich Galaxien, die ein aktiv akkretierendes
Schwarzes Loch enthalten, von denen mit einem "schlafenden" Loch
unterscheiden.
Die wichtigste Schlußfolgerung, die vom MPA/JHU Team in ihren Studien
gefunden wurde, ist, daß intensive AGN Aktivität oft mit einem
starken, vor kurzem erfolgten Ausbruch der Sternentstehung assoziert
ist (siehe Abb. 3). Umgekehrt ist die Sternentstehung in Galaxien, in
denen ein schlafendes Schwarzes Loch vorliegt, fast immer annäherend
vollständig zum Erliegen gekommen. Diese sogenannte
Starburst-AGN Verbindung wurde unter den AGN-Spezialisten
viele Jahre lang sehr kontrovers diskutiert. Die Ergebnisse der
MPA/JHU Arbeitsgruppe beweisen nun, daß AGN-Aktivität und
Sternentstehung in massereichen, bulge-dominierten Systemen untrennbar
miteinander verbunden sind.
Astronomen, die sich mit Galaxienentstehung beschäftigen, müssen sich nun
der Frage zuwenden, wie die Entstehung und die Fütterung eines
zentralen, superschweren Schwarzen Lochs die Entwicklung seiner
Wirtsgalaxie beeinflußt.
Guinevere Kauffmann
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A K T U E L L E F O R S C H U N G
Sloan Digital Sky Survey
Untersuchung von Galaxien im Sloan Digital Sky Survey