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“Kalte Quasare” sind die Vorläufer des galaktischen Todes, oder?

Falsche Sterne sind coole Dinge. Quasare sind im einfachsten Sinne helle, kumulative Scheiben, die sich bilden, wenn ich es binDie Akkretionsscheibe gibt intensives Licht und Wärme ab. Dies wird durch die Reibung verursacht, die durch das Material erzeugt wird, das das Schwarze Loch umkreist und letztendlich darin. Materie sammelt sich um den Ereignishorizont – der Punkt, an dem die Schwerkraft so stark wird, dass keine Materie – nicht einmal Licht – entweichen kann. Während Materie um das Schwarze Loch kreist, erwärmt Reibung die Gase und andere Materialien in der Akkretionsscheibe und macht sie in optischem Licht, Röntgenstrahlen und Infrarotwellenlängen im elektromagnetischen Spektrum sichtbar.

Diese Objekte sind so leuchtend, dass sie alle Sterne in ihren Galaxien zusammen übertreffen können. Dies ist jedoch beeindruckend und es wird auch angenommen, dass es auf eine der letzten Stufen der galaktischen Sternentstehung hinweist. Dann entdecken Sie Die sogenannten “kalten Quasare” Er kam und stellte unsere Theorie im Endstadium der Evolution der Galaxien in Frage.

In der Zeit zurück in die frühen Tage des Universums, etwa 670 Millionen Jahre nach dem Urknall, haben Astronomen herausgefunden Das älteste supermassereiche Schwarze Loch bis heuteDies verleiht der Theorie Glaubwürdigkeit, dass sich Schwarze Löcher im Uruniversum vermehrten. Dieses supermassereiche Schwarze Loch namens J0313-1806 befindet sich etwas mehr als 13 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt und hat eine Masse von fast 1,6 Milliarden Sonnen. Viel Gas und Staub umkreisen das Schwarze Loch und bilden eine helle Akkretionsscheibe, die mehr als das 1000-fache aller Sterne in der Milchstraße zusammen leuchtet.

Alle guten Dinge müssen ein Ende haben, und schließlich geht der galaktische Brennstoff aus, um mehr Sterne zu produzieren, da der gesamte Wasserstoff entweder in vorhandenen Nebeln, Sternen und Planeten eingeschlossen ist oder von einem supermassiven Schwarzen Loch verbraucht wird. und damit, Mithilfe von Spektraldaten sagten Astronomen voraus, dass das supermassereiche Schwarze Loch J0313-1806 immer noch 25 Sonnen pro Jahr verschlingt – was bedeutet, dass es immer noch wächst.

Hier kommen kalte Quasare ins Spiel.

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Was genau sind kalte Quasare?

Der Autor eines Artikels über Kalte QuasareAlison Kirkpatrick von der University of Kansas stellt fest:

„Das gesamte Gas, das sich in einem Schwarzen Loch ansammelt, erwärmt sich und sendet Röntgenstrahlen aus.“ Die Wellenlänge des von Ihnen emittierten Lichts entspricht direkt Ihrer Hitze. Zum Beispiel senden Sie und ich Infrarotlicht aus. Aber das, was Röntgenstrahlen gibt, ist eines der heißesten Dinge im Universum. Dieses Gas beginnt sich auf dem Schwarzen Loch anzusammeln und beginnt sich mit relativen Geschwindigkeiten zu bewegen. Sie haben auch ein Magnetfeld um dieses Gas, und es kann sich verziehen. Auf die gleiche Weise, wie Sie Sonneneruptionen erhalten, können Sie Materialstrahlen durch diese Magnetfeldlinien aufsteigen lassen und vom Schwarzen Loch weggeschossen werden. Diese Jets drosseln im Wesentlichen die Gasversorgung der Galaxie, sodass kein Gas auf die Galaxie fallen und neue Sterne bilden kann. Nachdem eine Galaxie keine Sterne mehr bildet, sagen wir, dass es sich um eine passive tote Galaxie handelt. “

Es liegt auf der Hand, dass ein Schwarzes Loch in der Mitte einer Galaxie all das Gas und den Staub verschlingen würde, die seine Einzigartigkeit erreichen könnten, oder? Nun, es stellt sich heraus, dass Quasare kein automatisches Todesurteil für Galaxien sind, zumindest für einige Galaxien, also ja und nein. Ungefähr 10 Prozent der alten Galaxien, die mit Quasaren in ihrem Zentrum untersucht und beobachtet wurden, haben einen Gasvorrat und erzeugen daher immer noch neue Sterne.

“Wir wissen bereits, dass sich Quasare in einer Phase befinden, die von Staub verdeckt wird”, sagte Kirkpatrick. “Wir wussten, dass sie eine stark bedeckte Phase durchlaufen, in der Staub das supermassereiche Schwarze Loch umgibt. Wir nennen das die rote Quasarphase. Aber jetzt haben wir dieses einzigartige Übergangssystem gefunden, das wir vorher nicht kannten. Vorher, wenn Sie es jemandem erzählten Meine Optik ist blau – hat aber immer noch viel Staub und Gas und viel Sternentstehung – die Leute werden sagen: “Nein, so sollten diese Dinge nicht aussehen.”

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Dies ist ein optischer blauer Quasar, der 7 Milliarden Jahre alt ist. Dieses entfernte Objekt ist seltsam, weil es normalerweise keine Infrarotstrahlung emittiert. Quelle: Legacy Survey der DR7 / NOAO Dark Energy Kamera

Nur dass dies so zu sein scheint. Dinge im Raum neigen dazu, sich auf weitgehend unvorhersehbare Weise zu verhalten. Wir haben auch kein solides Verständnis für die Entwicklung der Galaxien. Wir können sie aus Milliarden von Lichtjahren Entfernung betrachten – bis hin zu einigen der ältesten Sterne und Galaxien, die jemals geboren wurden -, aber das geht nur so weit, weil Galaxien in allen Formen, Größen und Farben erhältlich sind.

“Wir dachten, die Art und Weise, wie sich diese Dinge entwickelten, ist, dass Sie ein wachsendes Schwarzes Loch haben, das von Staub und Gas umgeben ist und das Material explodiert”, sagte sie. “Dann wird es ein leuchtend blaues Objekt. Wir gingen davon aus, dass es beim Ausatmen seines Gases auch sein Wirtsgas explodieren lässt. Aber es sieht so aus, als ob dies bei diesen Dingen nicht der Fall ist. Diese Organismen haben ihren eigenen Staub ausgeblasen – also wir sehen sie als einen blauen Körper – aber sie haben noch nicht den ganzen Staub und das Gas ausgeblasen. “In Wirtsgalaxien. Dies ist eine Übergangsphase, sagen wir 10 Millionen Jahre. Auf globalen Zeitskalen ist dies wirklich kurz – und das ist es auch schwer zu erkennen. Wir machen einen sogenannten Blindscan, um Dinge zu finden, nach denen wir nicht gesucht haben. Und indem wir diese Objekte finden, ja, das kann bedeuten, dass dies jeder Galaxie passiert. “

Eine interessante Entdeckung:

Astronom Aus den NASA-BüchernSOFIA, ein Gemeinschaftsprojekt der NASA und des deutschen Weltraumzentrums DLR, untersuchte eine sehr weit entfernte Galaxie namens CQ4479, die mehr als 5,25 Milliarden Lichtjahre entfernt ist. Im Kern befindet sich eine spezielle Art von Quasar, die Kirkpatrick kürzlich entdeckt hat und die als “kalter Quasar” bezeichnet wird. Bei dieser Art von Quasar ernährt sich das aktive Schwarze Loch immer noch von Material aus seiner Wirtsgalaxie, aber die intensive Energie des Quasars zerstörte nicht das gesamte kalte Gas, sodass sich weiterhin Sterne bilden konnten und die Galaxie lebt. Dies ist das erste Mal, dass Forscher den kalten Quasar detailliert untersuchen und dabei das Wachstum des Schwarzen Lochs, die Geburtenrate der Sterne und die Menge an kaltem Gas messen, die für die Galaxie übrig bleibt. “Derzeit werden jedes Jahr fast 100 sonnenähnliche Sterne geboren.

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“Sophia ermöglicht es uns, dieses kurze Zeitfenster zu sehen, in dem die beiden Prozesse koexistieren können”, sagte einer der Forscher. “Es ist das einzige Teleskop, das Sterngeburten in dieser Galaxie untersuchen kann, ohne vom superhellen Quasar überwältigt zu werden.”

Künstlerische Darstellung des Quasars
Präsentation des Quasars. Schauen Sie, wie hell und mächtig diese Dinge sind Quelle: Salome et al. 2015; Mahoro et al. 2017, Perna

“Wenn dieses Tandemwachstum anhält, werden sich das Schwarze Loch und die umgebenden Sterne verdreifachen, bevor die Galaxie das Ende ihres Lebens erreicht.”

Dies ist ein beeindruckendes Wachstum, bei dem der Quasar im Zentrum der Galaxie am Ende wahrscheinlich das gesamte Gas und den Staub verbrauchen wird, die zur Bildung von Sternen benötigt werden. Die eigentliche Frage ist: Ist das so selten oder sehen wir eine Phase, die alle Quasare mit Galaxien durchlaufen?