Ein Forschungsteam unter der Leitung der University of California hat eine gewaltige Eruption in der Galaxie VV 340a entdeckt. Wie die Wissenschaftler:innen im Fachjournal Science berichten, stößt das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie einen Strom aus extrem heißem Gas aus, dessen Energieausstoß kaum vorstellbare Dimensionen erreicht.
Galaktischer Staubsauger bremst Sternenentstehung
Justin Kader, Hauptautor der Studie und Postdoktorand an der US-amerikanischen Universität, vergleicht die freigesetzte Energie mit der Explosion von 10 Trillionen Wasserstoffbomben pro Sekunde. Diese Entdeckung gelang erst durch die Kombination von Daten verschiedener Hochleistungsteleskope, insbesondere des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST).
Die Galaxie VV 340a, die etwa 450 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt liegt, befindet sich in einer frühen Verschmelzungsphase mit einer anderen Galaxie. Während solche Interaktionen oft die Sternentstehung anregen, scheint hier das Gegenteil der Fall zu sein. Der vom Schwarzen Loch ausgehende Materiestrahl, auch Jet genannt, wirkt wie ein galaktischer Staubsauger, der das für die Bildung neuer Sterne notwendige Gas aus der Galaxie hinausbefördert. Die Beobachtungen legen nahe, dass dieser Prozess die Entwicklung der Galaxie massiv beeinflusst und ihre Fähigkeit, neue Sonnen zu produzieren, drastisch einschränkt.
Ein torkelnder Jet mit enormer Reichweite
Eine Besonderheit dieses Jets ist seine Struktur, die von den Astronom:innen als „präzedierend“ beschrieben wird. Ähnlich wie ein Spielzeugkreisel, der kurz vor dem Umfallen zu taumeln beginnt, ändert der Jet über einen Zeitraum von Jahrtausenden stetig seine Richtung. Diese rotierende Bewegung sorgt dafür, dass der Ausstrom eine deutlich größere Menge an Material im Umfeld des Galaxienkerns erfasst und aufheizt, als es bei einem stabilen, geradlinigen Strahl der Fall wäre. Das Phänomen war zwar theoretisch bekannt, wurde in dieser Größenordnung über tausende von Lichtjahren hinweg jedoch noch nie zuvor in einer Scheibengalaxie dokumentiert.
Das vom Jet getroffene Material wird dabei extrem aufgeheizt und ionisiert, wodurch sogenanntes koronales Gas entsteht. Normalerweise findet man dieses hochenergetische Plasma nur in unmittelbarer Nähe zum Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs. Bei VV 340a jedoch erstreckt sich diese glühende Wolke über mehr als 9.000 Lichtjahre weit in den Raum hinaus. Das ist ein Bereich, der die typischen Beobachtungen solcher Gase um den Faktor 30 übertrifft und die schiere Gewalt der Eruption unterstreicht.
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Webb blickt durch den Staub
Die Entdeckung wäre ohne den Einsatz des James-Webb-Weltraumteleskops kaum möglich gewesen. Da VV 340a eine sehr staubreiche Galaxie ist, bleiben die inneren Vorgänge für optische Teleskope weitgehend verborgen. Die Infrarotinstrumente des JWST konnten diesen Staubschleier jedoch durchdringen und das heiße koronale Gas sichtbar machen. Ergänzt wurden diese Daten durch Beobachtungen des W.-M.-Keck-Observatoriums auf dem Mauna Kea im US-Bundesstaat Hawaii. Während Webb das heiße, aktive Gas im Zentrum zeigte, enthüllten die optischen Daten von Keck kühleres Gas, das noch weiter vom Kern entfernt ist.
Die Ko-Autorin Vivian U, Astronomin an der University of California, bezeichnet dieses weiter entfernte Gas als eine Art „fossilen Bericht“ vergangener Aktivität. Es zeigt, dass das Schwarze Loch bereits in früheren Epochen Material ausgestoßen hat, welches nun langsam in den intergalaktischen Raum driftet. Die Kombination der Daten liefert somit ein vollständiges Bild der Geschichte dieses gewaltsamen Auswurfs.
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Folgen für die Sternentstehung
Die Auswirkungen auf die Galaxie selbst sind gravierend. Den Berechnungen der Forscher:innen zufolge verliert VV 340a jedes Jahr Gas mit einer Masse von etwa 20 Sonnen. Zum Vergleich: Die Galaxie bildet im gleichen Zeitraum Sterne mit einer Gesamtmasse von etwa 50 Sonnen. Der Jet vernichtet also einen signifikanten Teil des Brennstoffs, der für künftige Sterngenerationen nötig wäre. Zwar kommt die Sternentstehung dadurch nicht sofort zum Erliegen, sie wird jedoch nachhaltig gebremst.
Obwohl in unserer eigenen Milchstraße derzeit keine vergleichbaren Jets aktiv sind, liefert die Untersuchung von VV 340a wichtige Erkenntnisse über die Entwicklung von Galaxien im Allgemeinen. Justin Kader merkt an, dass auch das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße in der Vergangenheit aktive Phasen hatte.
Spuren davon deuten auf ein Ereignis vor einigen Millionen Jahren hin, das für frühe Vorfahren wie den Homo erectus am Nachthimmel möglicherweise sogar sichtbar war. Die aktuellen Beobachtungen helfen den Astronom:innen dabei, diese komplexen Rückkopplungsmechanismen besser zu verstehen, wenngleich noch offen ist, wie lange diese spezielle Eruption in VV 340a andauern wird.
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