Die Größen dieser Radiolobes sind mit unserem Sonnensystem oder sogar unserer Galaxie nicht vergleichbar.
Astronomen haben 53 neue supermassereiche Schwarze Löcher entdeckt, die Quasare betreiben und Materiejets nahezu mit Lichtgeschwindigkeit ausstoßen, die sich über bis zu 7,2 Millionen Lichtjahre erstrecken – das ist etwa 50 Mal so breit wie die Milchstraße.
Diese gigantischen Objekte, die als Riesenradioquasare bekannt sind, gehören zu einer Gruppe von 369 Radiogesicht, die kürzlich von indischen Astronomen in Daten entdeckt wurden, die vom Giant Meterwave Radio Telescope (GMRT) gesammelt wurden. Diese Anordnung von 30 Parabolantennen befindet sich in der Nähe von Pune, Indien, und ist Teil der TIFR GMRT Sky Survey (TGSS). Die TGSS deckte etwa 90 % der Himmelsphäre über der Erde ab, wobei die weite Abdeckung des Teleskops und die hohe Sensibilität es zu dem idealen Instrument machten, um weit entfernte gigantische radiowellenausstrahlende Strukturen wie Riesenradioquasare zu identifizieren.
„Die Größen dieser Radiolobes sind mit unserem Sonnensystem oder sogar unserer Galaxie nicht vergleichbar“, sagte das Teammitglied Souvik Manik, ein Forscher am Midnapore City College, in einer gesendeten Erklärung. „Wir sprechen von 20 bis 50 Durchmessern der Milchstraße, die nebeneinander angeordnet sind.“
Obwohl man annimmt, dass sich supermassereiche Schwarze Löcher mit Massen von Millionen bis Milliarden Mal der Masse der Sonne im Herzen aller großen Galaxien befinden, treiben nicht alle diese kosmischen Titanen helle zentrale Regionen an, die als Aktive Galaktische Kerne (AGN) bezeichnet werden, oder werden als „Quasare“ wahrgenommen, die extrem mächtige galaktische Kerne sind.
Um einen Quasar anzutreiben, muss ein supermassereiches Schwarzes Loch von einer Fülle von Gas und Staub umgeben sein, von dem es sich ernähren kann. Dieses Material wirbelt in abgeflachten Wolkenstrukturen, die als Akkretionsscheiben bezeichnet werden, um supermassereiche schwarze Löcher. Der enorme Gravitationseinfluss supermassereicher Schwarzer Löcher erzeugt starke Gezeitenkräfte in den Akkretionsscheiben, wodurch dieses Material erhitzt wird und es beginnt, Strahlung über das gesamte elektromagnetische Spektrum auszusenden.
Allerdings sind Schwarze Löcher dafür bekannt, dass sie ziemlich chaotische „Esser“ sind, und nicht alles Material in den Akkretionsscheiben gelangt zu ihnen. Starke Magnetfelder leiten stark ionisiertes Gas oder Plasma zu den Polen des supermassereichen Schwarzen Lochs, wo es auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wird und in entgegengesetzte Richtungen als mächtige Zwillingsjets ausgestoßen wird. Im Laufe der Zeit, während sie Entfernungen von vielen Lichtjahren von ihrer Quelle erreichen, können sich diese Jets in breite Wolken oder „Lappen“ ausbreiten, die sich hoch über und unter der Ebene der Galaxie erstrecken, aus der sie hervorgehen. Die Jets und Lappen werden von starken Radiowellenemissionen begleitet.
„Ihre enormen Radiojets machen diese Quasare wertvoll für das Verständnis sowohl der späten Phasen ihrer Entwicklung als auch des intergalaktischen Mediums, in dem sie sich ausbreiten, dem dünnen Gas, das ihre Radiolappen Millionen Lichtjahre vom zentralen Schwarzen Loch einschränkt“, sagte der Teamleiter Sabyasachi Pal, ein Astronom am Midnapore City College. „Allerdings ist es nicht einfach, solche Riesen zu finden.“ Der Forscher erklärte, dass dies daran liegt, dass die schwache „Brücke“ von Emissionen, die die beiden Lappen verbindet, oft unter den Erkennungsgrenzen verblasst, was die gesamte Struktur unvollständig oder zerbrochen erscheinen lässt.
„Niederfrequente Radioumfragen sind besonders effektiv, um diese Systeme zu identifizieren, da das gealterte Synchrotronplasma in den Lappen bei niedrigeren Radiotransmissionsfrequenzen stärker abstrahlt als bei höheren“, fügte Pal hinzu.
Das Team bemerkte einen interessanten Trend bezüglich der Riesenradioquasare und der Umgebungen, in denen sie sich befinden, und stellte fest, dass mindestens 14 % dieser monströsen Objekte in Galaxieansammlungen und Clustern sowie in der Nähe kosmischer Fäden aus Gas, Staub und dunkler Materie sind, wo sich Galaxien versammeln und wachsen.
„Es scheint, dass die Umgebung eine wichtige Rolle dabei spielt, wie sich diese Radiojets entwickeln“, sagte das Teammitglied Netai Bhukta von der Sidho Kanho Birsha University in Lagda, Indien, in der Erklärung. „In dichteren Regionen könnten die Jets verlangsamt, gebogen oder durch das umliegende Gas gestört werden, während sie in leereren Regionen ungehindert über das intergalaktische Medium wachsen können.“
Obwohl die meisten Quasare mit Zwillingsjets ausgestattet sind, bemerkten die Wissenschaftler, dass diese Jets häufig ungleich in Bezug auf Länge oder Helligkeit sind, ein Unterschied, der als radiojet Asymmetrie bezeichnet wird. „Diese Asymmetrie zeigt uns, dass diese Jets gegen eine ungleiche kosmische Umgebung ankämpfen“, sagte das Teammitglied Sushanta K. Mondal, ebenfalls von der Sidho Kanho Birsha University. „Auf der einen Seite kann der Jet in dichtere Wolken intergalaktischen Gases pflügen und dadurch sein Wachstum verlangsamen, während die andere Seite ungehindert durch ein dünneres Medium expandiert.“
Die Ergebnisse des Teams scheinen darauf hinzudeuten, dass riesige Quasare in größeren Entfernungen eine stärkere Jet-Asymmetrie aufweisen als diejenigen, die näher an der Milchstraße sind. Dies könnte darauf hinweisen, dass wir, je weiter entfernt diese Quasare sind, weiter in der Zeit zurückblicken und das frühe Universum weitaus chaotischer und mit dichterem Gas gefüllt war, was die Wege dieser Jets verzerrte.
Die Forschung des Teams wurde am 13. November in der Astrophysical Journal Supplement Series der American Astronomical Society veröffentlicht.
Robert Lea ist Wissenschaftsjournalist im Vereinigten Königreich, dessen Artikel in Physics World, New Scientist, Astronomy Magazine, All About Space, Newsweek und ZME Science veröffentlicht wurden. Er schreibt auch über Wissenschaftskommunikation für Elsevier und die European Journal of Physics. Rob hat einen Bachelor-Abschluss in Physik und Astronomie von der Open University im Vereinigten Königreich. Folgen Sie ihm auf Twitter @sciencef1rst.
