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