Astronomen entdecken drei aktive Schwarze Löcher in einer seltenen Galaxienverschmelzung

    Astronomen haben ein seltenes kosmisches Dreiergespann entdeckt: drei miteinander interagierende Galaxien, von denen jede Anzeichen eines aktiv speisenden supermassiven Schwarzen Lochs aufweist, das Radiowellen aussendet und neue Einblicke darin gewährt, wie Galaxienverschmelzungen die Aktivität von Schwarzen Löchern auslösen können.

    Künstlerische Darstellung eines seltenen Trios verschmelzender Galaxien, J121/1219+1035, in denen sich drei aktiv Speisende, radioaktive supermassive Schwarze Löcher befinden, deren Jets das umgebende Gas zum Leuchten bringen.
    Künstlerische Darstellung eines seltenen Trios verschmelzender Galaxien, J121/1219+1035, in denen sich drei aktiv Speisende, radioaktive supermassive Schwarze Löcher befinden, deren Jets das umgebende Gas zum Leuchten bringen.

    Fast jede große Galaxie enthält in ihrem Zentrum ein supermassives Schwarzes Loch. Wenn Gas gestört und nach innen gezogen wird, kann sich dieses Schwarze Loch kurzzeitig einschalten, Energie freisetzen und den Kern der Galaxie zum Leuchten bringen. Astronomen bezeichnen diese Phase als aktiven galaktischen Kern oder AGN.

    Wenn drei Schwarze Löcher aktiv werden

    In einer neuen Studie untersuchten Forscher eine Wechselwirkung zwischen drei Galaxien, bekannt als J1218/J1219+1035. Zwei der Galaxien befinden sich mitten in einem Verschmelzungsprozess, während eine dritte Galaxie in der Nähe ebenfalls in diese Begegnung hineingezogen wird.

    Quasar mit energiereichen Jets im Weltraum. Aktiver galaktischer Kern mit supermassivem Schwarzem Loch und Akkretionsscheibe.
    Künstlerische Darstellung eines supermassiven Schwarzen Lochs, das sich aktiv im Zentrum einer Galaxie nährt – ein Prozess, der als aktiver galaktischer Kern bekannt ist.

    Mithilfe von Radiobeobachtungen fand das Team Hinweise auf Aktivitäten in allen drei Galaxienzentren, wodurch dies das erste bekannte System ist, in dem drei miteinander wechselwirkende Galaxien jeweils einen radioemittierenden AGN beherbergen.

    Wie Astronomen das Trio identifizierten

    Das System fiel erstmals bei Infrarotbeobachtungen der WISE-Mission der NASA auf, mit denen sich hinter Staub verborgene Aktivitäten von Schwarzen Löchern sichtbar machen lassen. Frühere optische Untersuchungen hatten bereits die Existenz eines AGN in einer der Galaxien bestätigt.

    Die Beschaffenheit des Kerns der dritten Galaxie blieb jedoch ungewiss, da intensive Sternentstehung und turbulentes Gas, das während der Verschmelzungen aufgewirbelt wird, ähnliche Signale erzeugen können.

    Radiobeobachtungen sind entscheidend

    Dieses Bild wurde durch Radiobeobachtungen mit dem Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) in New Mexico geschärft. Die hochauflösenden Bilder des VLA zeigten kompakte Radioemissionen, die sich auf die Zentren aller drei Galaxien konzentrierten und mit ihren optischen Kernen ausgerichtet waren, wodurch die Signale direkt mit den Kernen der Galaxien in Verbindung gebracht werden konnten und nicht mit weitläufigen Sternentstehungsgebieten.

    Karl G. Jansky, Very Large Array (VLA), National Radio Astronomy Observatory. 82 Fuß oder 25 Meter Durchmesser in den Ebenen von San Agustin, New Mexico, USA
    Karl G. Jansky, Very Large Array (VLA), National Radio Astronomy Observatory. 82 Fuß oder 25 Meter Durchmesser in den Ebenen von San Agustin, New Mexico, USA

    Um diese zentralen Regionen genauer zu untersuchen, verwendete das Team auch ein Radio-Array mit noch höherer Auflösung. Obwohl diese Beobachtungen keine direkte Abbildung einer kompakten zentralen Quelle lieferten, konnten die Forscher dank ihrer Empfindlichkeit Grenzen für die mögliche Schwäche der Radioemission festlegen.

    Diese Grenzwerte überschreiten das, was normalerweise bei der normalen Sternentstehung entsteht, was die Interpretation weiter stützt, dass die Radiosignale eher durch die Aktivität von Schwarzen Löchern als durch Sterne allein verursacht werden.

    Warum diese Fusion herausragend ist

    Galaxien wachsen durch wiederholte Verschmelzungen, wobei jede ihr eigenes zentrales Schwarzes Loch mitbringt. Theoretisch sollte dieser Prozess gelegentlich mehrere Schwarze Löcher gleichzeitig zum Leuchten bringen. In der Praxis ist es jedoch äußerst selten, drei aktive Schwarze Löcher in einem einzigen interagierenden System zu finden.

    Da die Galaxien noch getrennt sind, sich aber eindeutig gegenseitig beeinflussen, bietet J1218/J1219+1035 einen Einblick in eine frühe Phase der Verschmelzung, in der Gravitationswechselwirkungen Gas in Richtung der galaktischen Zentren treiben und Schwarze Löcher aktivieren können.