Die Astronomen haben lange über die Rolle von Galaxienverschmelzungen bei der Energieversorgung aktiver supermassiver Schwarzer Löcher debattiert. Nun liefert ein beispielloser Datensatz von einer Million Galaxien, der vom Euclid-Teleskop stammt, Beweise dafür, dass Verschmelzungen eine dominierende Rolle spielen und sogar der primäre Auslöser für die luminösesten Schwarzen Löcher sind.
Fast alle massiven Galaxien beherbergen ein supermassives schwarzes Loch (SMBH) in ihrem Zentrum. Die meisten von ihnen verharren einfach im Dunkeln, während sie ruhig Gas, Staub und Sterne aus ihrer Umgebung anziehen. Dieses Material gesammelt im Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs, bevor es unwiderruflich in den Abgrund eintaucht, wobei nur ein schwacher Strahl von Strahlung ausgestrahlt wird, der den Standort des Schwarzen Lochs verrät.
Eine kleine Fraktion von Galaxien besitzt ein SMBH, das hell leuchtet oder sogar Material aus seinen Polen ausstößt. Diese werden als aktive galaktische Kerne (AGN) bezeichnet. Einige Astronomen haben die Hypothese aufgestellt, dass gewaltsame Kollisionen zwischen Galaxien eine wichtige Rolle bei der Entzündung von AGN spielen könnten. Die resultierende Turbulenz könnte dazu führen, dass das zusätzliche Material in der Akkretionsscheibe eines SMBH anhäuft, wo Reibung und Kompression es so heiß machen, dass es hell leuchtet. In den extremsten Fällen sind die AGN so hell, dass sie ihre Wirtgalaxien vollständig überstrahlen.
Durchbrüche durch das Euclid-Teleskop
Vor dem Start des Euclid-Teleskops war es schwierig, diese Hypothese zu validieren, da die Datenqualität begrenzt und die Stichprobengrößen klein waren. Innerhalb einer Woche lieferte Euclid hochauflösende Bilder, die eine Fläche abdecken, die nahezu der Gesamtfläche entspricht, die über mehr als drei Jahrzehnten durch das Hubble-Weltraumteleskop beobachtet wurde.
Um das Potenzial dieser Daten vollständig auszuschöpfen, hat das Euclid-Konsortium, dem die Hauptautoren Berta Margalef-Bentabol und Lingyu Wang von SRON angehören, ein neuartiges KI-Werkzeug zur Bildzerlegung entwickelt, das nicht nur AGN identifiziert, sondern auch deren Ausstoß quantifiziert. „Dieser neue Ansatz kann sogar schwache AGN aufdecken, die durch andere Identifikationsmethoden übersehen werden“, erklärt Margalef-Bentabol.
Die Arbeiten wurden bei Astronomy & Astrophysics eingereicht und sind beide auf dem arXiv-Preprint-Server verfügbar.
Ergebnisse zu Verschmelzungen und der Entzündung von AGN
Durch Anwendung der neuen AGN-Identifikationsmethode auf eine Million Galaxien bestätigt das Euclid-Konsortium, einschließlich der Hauptautoren Antonio la Marca und Lingyu Wang von SRON, nun die Hypothese, dass Galaxienverschmelzungen eine wichtige Rolle bei der Entzündung von AGN spielen. Dieser Datensatz ist Dutzende Male größer als in früheren Studien.
„Wir kommen auch zu dem Schluss, dass Verschmelzungen sehr wahrscheinlich der einzige Mechanismus sind, der die luminösesten AGN speisen kann“, sagt La Marca. „Mindestens sind sie der primäre Auslöser.“ Das Forschungsteam teilte die Daten in Stichproben von Verschmelzungen und Nicht-Verschmelzungen auf und stellte fest, dass erstere zwei bis sogar sechs Mal so viele AGN enthalten wie letztere. Was die luminösesten AGN betrifft, so befinden sich die meisten in verschmelzenden Galaxien.
Im Falle von dynamisch jungen und daher staubreichen Verschmelzungen, bei denen der AGN nur im Infraroten sichtbar ist, gibt es sechsmal mehr. Bei Verschmelzungen, die sich dem Abschluss nähern, bei denen der Staub sich gesetzt hat und der AGN auch in Röntgenstrahlen sichtbar ist, gibt es doppelt so viele. La Marca erklärt: „Dieser Unterschied zwischen den beiden AGN-Typen könnte bedeuten, dass viele AGN, die in Nicht-Verschmelzungen gefunden werden, tatsächlich in verschmolzenen Galaxien sind, die die chaotischen Phasen abgeschlossen haben und als eine einzelne Galaxie in regulärer Form erscheinen.“
Weitere Informationen: Euclid Quick Data Release (Q1). Erste statistische Studie von Euclid über Galaxienverschmelzungen und deren Verbindung zu aktiven galaktischen Kernen, Astronomy & Astrophysics (2025). DOI: 10.1051/0004-6361/202554579. Auf arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2503.15317
Euclid Quick Data Release (Q1). Erste statistische Studie von Euclid über den Anteil aktiver galaktischer Kerne, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2503.15318
Journalinformationen: Astronomy & Astrophysics, arXiv
Bereitgestellt von SRON Netherlands Institute for Space Research
