Wissenschaftler haben ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum einer fernen Galaxie beobachtet, das nach einer geschätzten Ruhezeit von 100 Millionen Jahren abrupt seine Aktivität wieder aufnimmt. Die Galaxie mit der Bezeichnung J1007+3540 sendet intensive Radiowellen aus, während das Schwarze Loch wieder aufleuchtet und starke Plasmastrahlen in den Weltraum schleudert. Dieses Ereignis bietet einen seltenen Einblick in das zyklische Verhalten aktiver galaktischer Kerne (AGNs) – der energiereichen Kerne von Galaxien, die von supermassereichen Schwarzen Löchern angetrieben werden.
Der „kosmische Vulkan“ bricht erneut aus
Das Wiedererwachen wurde durch Radioemissionen entdeckt, die zeigten, dass das Schwarze Loch zuvor riesige Plasmastrahlen ausgestoßen hatte, die sich über Hunderttausende Lichtjahre erstreckten, bevor es verstummte. Jetzt sind dieselben Jets reaktiviert und interagieren chaotisch mit dem überhitzten Gas, das die Galaxie umgibt. Dieses Phänomen ähnelt einem kosmischen Vulkan, der nach Jahrhunderten der Ruhe ausbricht, wie von der Co-Autorin der Studie, Shobha Kumari, beschrieben. Die Größe dieser Strukturen – die sich über fast eine Million Lichtjahre erstreckt – unterstreicht die immense Kraft, die hier im Spiel ist.
Warum „schlafen“ Schwarze Löcher und wachen auf?
Nur eine Minderheit supermassiver Schwarzer Löcher weist diese Radiojets auf, die typischerweise in Galaxien zu finden sind, in denen eine wirbelnde Staub- und Plasmascheibe das Schwarze Loch speist. Diese einfallende Materie erzeugt Magnetfelder, die Materiestrahlen nach außen schleudern. Das Ein- und Ausschalten dieser Düsen ist selten, aber nicht ungewöhnlich. Änderungen in den Vorschubmustern der Scheibe können diese Verschiebungen auslösen.
Die in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlichte Studie nutzte das Radioteleskopnetzwerk Low-Frequency Array (LOFAR), um über 20 Galaxienhaufen mit unregelmäßig geformten Jets zu analysieren. J1007+3540 zeichnete sich durch seine geschichtete Jet-Struktur aus: ältere Lappen, die 240 Millionen Jahre alt sind, überlagert von neueren, helleren Jets, die nur 140 Millionen Jahre alt sind.
Das Zusammenspiel zwischen Jets und intergalaktischem Gas
Der Raum zwischen Galaxien innerhalb des Clusters, der J1007+3540 enthält, ist mit extrem heißem Gas gefüllt, das als Intracluster-Medium bezeichnet wird. Dieses Gas beeinflusst maßgeblich die Form und Richtung der wiedererwachten Jets. Ein älterer Strahllappen wird durch das umgebende Gas seitwärts komprimiert, während der andere einen geknickten Schwanz aufweist, was auf unterschiedliche Wechselwirkungen mit dem Medium hinweist.
„J1007+3540 ist eines der deutlichsten Beispiele episodischer AGN-Aktivität, bei der das umgebende heiße Gas die Jets krümmt, komprimiert und verzerrt“, erklärt Co-Autor Surajit Pal.
Zukünftige Forschung und Implikationen
Die Untersuchung von J1007+3540 wird Wissenschaftlern helfen, besser zu verstehen, wie häufig AGNs zwischen aktiven und ruhenden Zuständen wechseln und wie alte Jets mit der intergalaktischen Umgebung interagieren. Zukünftige hochauflösende Beobachtungen sind geplant, um die Strahlausbreitung durch das Intracluster-Medium detailliert abzubilden. Diese Forschung wird unser Verständnis des Verhaltens von Schwarzen Löchern, der Galaxienentwicklung und der Dynamik des Universums insgesamt verfeinern.
Letztendlich verdeutlicht diese Entdeckung die dynamische Natur galaktischer Kerne und das komplexe Zusammenspiel zwischen Schwarzen Löchern, ihren Wirtsgalaxien und der umgebenden kosmischen Umgebung.
