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Themen der Wissenschaft: Das Erwachen der Schwarzen Löcher

Die supermassereichen Schwarzen Löcher in den Zentren der Galaxien werfen viele heiß diskutierte Fragen auf: Wie schnell sind die Schwarzen Löcher im jungen Universum gewachsen, wie haben sie ihre Umgebung beeinflusst? Hatten sie sich bereits zu voller Größe entwickelt, bevor um sie herum die ersten Sterne aufleuchteten und die Galaxien zu wachsen begannen?
Diesen von Astronomen weltweit diskutierten Fragen nach den allerersten Anfängen der Sterne und Galaxien, die wir heute in unserer kosmischen Umgebung beobachten, geht auch ein internationales Team unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Astronomie (MPIA) in Heidelberg nach, indem es die fernsten bekannten Quasare spektroskopisch untersucht.Quasare sind besonders helle Galaxien. Ihre enorme Leuchtkraft lässt sich nur mit der Annahme erklären, dass in ihren Zentren extrem massereiche Schwarze Löcher sitzen – ihre Masse beträgt Millionen bis Milliarden Sonnenmassen. Aus ihrer Umgebung saugen sie große Mengen Materie auf, die zunächst eine Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch bildet und von dort aus schließlich hineinstürzt. Dabei werden riesige Mengen an Gravitationsenergie in Wärme und damit in Strahlung umgesetzt. Ein weiterer Teil der Energie kann zwei fast lichtschnelle Plasmaströme (»Jets«) in beide Richtungen senkrecht zur Akkretionsscheibe antreiben – entlang der Polachse – in den Weltraum hinaus. Die gesamte »zentrale Maschine « ist in einen dichten Staubring eingebettet (einen »Staubtorus«): Er bewirkt, dass die Strahlung des Quasars richtungsabhängig geschwächt wird. Deshalb kann der Quasar aus unterschiedlichen Richtungen betrachtet recht verschiedene Eigenschaften aufweisen. In der Umgebung dieser »zentralen Maschine« ist das Gas hochgradig ionisiert (ähnlich wie in der Sonnenkorona). Da dort hohe Geschwindigkeiten herrschen, sind die Emissionslinien dieses Gases dopplerverbreitert. Deshalb wird dieses Gebiet als »Broad line region« bezeichnet. Große Himmelsdurchmusterungen förderten in den vergangenen Jahren eine Fülle an Daten über Quasare zutage.

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