Schwarze Löcher blasen Sternentstehung aus

Die Entwicklung von Galaxien ist eng mit dem Wachstum ihrer zentralen supermassereichen schwarzen Löcher verknüpft. Die hohe Leuchtkraft in der Quasar-Phase führt zu einem durch die Strahlung angetriebenen Wind, der eine große Menge an Energie in die Wirtsgalaxie zurück transportiert. Diese Rückkopplung kann nicht nur den Materiezustrom auf das schwarze Loch abbremsen, sondern auch die Sternentstehungsrate signifikant beeinflussen. Wie stark dieser Einfluss ist, hängt jedoch davon ab, ob der Wind stark gebündelt oder eher isotrop ist.

Emanuele Nardini von der Keele University in Großbritannien und seine Kollegen präsentieren nun eine Antwort auf diese Frage. Die Forscher haben 2012 und 2013 den Quasar PDS 456 ausgiebig mit den Röntgensatelliten XMM-Newton und NuSTAR beobachtet. Mit einer Rotverschiebung von 0,184 ist PDS 456 zwar ein eher nahes Objekt im heutigen Kosmos. Die hohe Masse seines schwarzen Lochs von einer Milliarde Sonnenmassen macht ihn jedoch zu einem außergewöhnlich leuchtkräftigen Quasar im lokalen Universum und damit zu einem guten Modell für akkretierende supermassereiche schwarze Löcher auf dem Höhepunkt der Quasar-Epoche von zehn Milliarden Jahren.

Die Messungen von Nardini und seinem Team zeigen einen nahezu sphärischen Wind aus hochionisiertem Gas, der mit drei Zehnteln der Lichtgeschwindigkeit nach außen strömt. „Die Bewegungsenergie des nach außen strömenden Gases ist groß genug, um die für Modelle einer gemeinsamen Evolution von Galaxien und ihren zentralen schwarzen Löchern nötige Rückkopplung zu verursachen“, stellen die Forscher fest. „In fernen Galaxien in einer ähnlichen Aktivitätsphase würden solche energiereichen Winde vollkommen ausreichen, um das Wachstum der schwarzen Löcher und die Sternentstehung zu regulieren.“

Seit langen vermuten Astronomen, dass die starke Strahlung der supermassereichen schwarzen Löcher im jungen Kosmos die Sternentstehung in ihren Galaxien zum Erliegen bringen kann. Der von der Strahlung angetriebene Wind bläst das kühle Gas, aus dem neue Sterne entstehen könnten, aus den Galaxien heraus, so die Überlegung. Dazu dürfte der Wind aber nicht in engen Strahlen gebündelt sein, sondern er müsste nahezu gleichmäßig in alle Richtungen durch die Galaxien wehen. Eben dafür konnten Nardini und seine Kollegen nun den Nachweis erbringen.

Rainer Kayser

RK