Aktive Galaktische Kerne - Quasare - supermassive Schwarze Löcher

"AstroGeo Podcast: Quasisterne in der Ferne

Die hellsten Lichter am Himmel sind gar keine Sterne, sondern nur Quasi-Sterne – und sie haben mit Sternen überhaupt gar nichts zu tun. Wie schaffen es Quasare, so hell zu leuchten?"



Der Quasar P172+18 (hier: künstlerisch dargestellt) ist ein junger Hüpfer und gleichzeitig ein kosmologischer Oldie: Er erleuchtete das Universum weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall. Artist’s rendering of quasar P172+18. (Quelle: ESO/M. Kornmesser)

Weiter im Beitrag von Karl Urban / AstroGeo Podcast:
https://www.raumfahrer.net/astrogeo-podcast-quasisterne-in-der-ferne/

Viele Grüße
Rücksturz

Siehe auch den Beitrag bei Schwarze Löcher:
"MPE: Regelmäßige Mahlzeiten für massereiches Schwarzes Loch

Die eROSITA-Himmelsdurchmusterung entdeckt wiederkehrende Röntgeneruptionen in einer ansonsten ruhigen Galaxie. Eine Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE)."
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=629.msg543249#msg543249

Viele Grüße
Rücksturz

MPIfR: OJ 287 auf der Waage und das Projekt MOMO

Der dichtest getaktete und längste Blick auf das Paar Schwarzer Löcher im Zentrum der Galaxie OJ 287 von Radio- bis zu Hochenergiefrequenzen. Eine Pressemeldung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie, Bonn.


Das linke Teilbild zeigt OJ 287 und seine Umgebung im Ultraviolett, aufgenommen mit dem Swift-Teleskop. Dies ist als Kombination aus 560 Einzelbelichtungen eines der tiefsten jemals aufgenommenen UV-Bilder von diesem Teil des Himmels. Die hellste Quelle im Feld ist OJ 287. Die Umgebung des Schwarzen Lochs selbst kann auf dem UV-Bild nicht aufgelöst werden. Das rechte Teilbild zeigt eine künstlerische Darstellung des Zentrums von OJ 287, einschließlich Akkretionsscheibe, Jet und einem zweiten Schwarzen Loch, das das primäre Schwarze Loch umkreist. Die Masse des primären Schwarzen Lochs wurde zu 100 Millionen Sonnenmassen bestimmt. (Bild: S. Komossa et al.; NASA/JPL-Caltech)

Weiter in der Pressemeldung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie  =>  Link zum Portalartikel

Viele Grüße, James

Die Galaxie PBC J2333.9-2343 ändert die Klassifizierung, da der Jet die Richtung geändert hat.

Ein Team internationaler Astronomen hat eine Galaxie entdeckt, deren Klassifizierung sich aufgrund einer einzigartigen Aktivität in ihrem Kern geändert hat. Die Galaxie PBC J2333.9-2343 war bisher als Radiogalaxie klassifiziert, aber die neuen Untersuchungen haben etwas anderes ergeben. Die Arbeit wurde in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.

Die 656 844 372 Lichtjahre entfernte PBC J2333.9-2343 wurde nun als riesige Radiogalaxie mit einem Durchmesser von 4 Millionen Lichtjahren klassifiziert, die in ihrem Kern einen Blazar hat. Ein Blazar ist ein aktiver galaktischer Nucleus (AGN) mit einem relativistischen Jet (ein Jet, der sich nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegt), der auf einen Beobachter gerichtet ist. Blazare sind Objekte mit sehr hoher Energie und gelten als eines der stärksten Phänomene im Universum. Die Forschungen haben ergeben, dass der Jet in PBC J2333.9-2343 seine Richtung drastisch um einen Winkel von bis zu 90 Grad änderte. Er befand sich nicht mehr in der Ebene des Himmels, senkrecht zu unserer Sichtlinie, sondern war direkt auf uns gerichtet.
Bei PBC J2333.9-2343 geht man davon aus, dass der Jet von dem supermassereichen Schwarzen Loch in seinem Zentrum oder in dessen Nähe ausgeht.
Da der Jet in unsere Richtung zeigt, ist die Emission stark verstärkt und kann die vom Rest der Galaxie ausgehende Strahlung leicht übertreffen. Dies wiederum führt zu hochintensiven Flares, die stärker sind als die von anderen Radiogalaxien, wodurch sich die Kategorisierung der Galaxie ändert.

Um mehr über diese mysteriöse Galaxie herauszufinden, mussten die Astronomen sie über einen breiten Bereich des elektromagnetischen Spektrums beobachten. PBC J2333.9-2343 wurde mit Radio-, optischen, Infrarot-, Röntgen-, Ultraviolett- und Gammastrahlenteleskopen beobachtet. Die Daten wurden vom deutschen 100m-Radioteleskop Effelsberg des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie, dem optischen 1,3m-SMARTS-Teleskop der Yale University und dem Neil-Gehrels-Swift-Observatorium der Penn State University gewonnen.

Anschließend verglich das Team die Eigenschaften von PBC J2333.9-2343 mit großen Stichproben von Blazaren und Nicht-Blazar-Galaxien, die vom ALeRCE-Projekt (Automatic Learning for the Rapid Classification of Events) in Chile bereitgestellt wurden, sowie mit Daten der Zwicky Transient Facility (ZTF) und dem Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS).
Anhand der Beobachtungsdaten kam das Team zu dem Schluss, dass diese Galaxie einen hellen Blazar im Zentrum und zwei Lappen in den äußeren Bereichen des Jets aufweist. Die beobachteten Lappen gehören zu den alten Jets und werden nicht mehr von der Emission des Kerns gespeist, so dass diese Lappen Relikte vergangener Radioaktivität sind. Der AGN treibt die Lappen nicht mehr an, wie es bei typischen Radiogalaxien der Fall ist.
Das Team weiß noch nicht, was die drastische Richtungsänderung des Jets verursacht hat. Sie spekulieren, dass es sich um ein Verschmelzungsereignis mit einer anderen Galaxie oder einem anderen relativ großen Objekt gehandelt haben könnte, oder um einen starken Aktivitätsausbruch im galaktischen Kern nach einer Ruhephase gegeben hat.

Ein farbiges Bild mit den z/i/g-Filtern des Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS) PS1, einem vom Institut für Astronomie der Universität von Hawaii entwickelten und betriebenen System für astronomische Weitwinkelaufnahmen. Die Galaxie PBC J2333.9-2343 befindet sich in der Mitte des Bildes.

Kredit: Das Institut für Astronomie der Universität von Hawaii,
NASA/JPL-Caltech, Lizenz-Typ :(CC BY 4.0)

Dieses künstlerische Konzept zeigt ein "fütterndes" oder aktives supermassereiches Schwarzes Loch mit einem Jet, der mit nahezu Lichtgeschwindigkeit nach außen strömt.

NASA/JPL-Caltech, Lizenz-Typ :(CC BY 4.0

https://ras.ac.uk/news-and-press/news/galaxy-changes-classification-jet-changes-direction
https://academic.oup.com/mnras/advance-article/doi/10.1093/mnras/stad510/7080132?login=false

Beste Grüße Gertrud

Wow! Da denkt man an Gravitationswellen, eine Korrelation ist aber sicher geprüft worden. Obwohl wir für SMBH-Merger wohl noch auf Lisa warten müssen.

Was mich vollkommen erstaunt ist die lichtjahrgenaue Entfernungsangabe, wie haben die das gemacht?

Die 656 844 372 Lichtjahre entfernte PBC J2333.9-2343 wurde ....

Ich glaube nicht dass man die Entfernung sooo genau messen kann...

Da hat man für den Artikel vielleicht Parsec in Lichtjahre umgerechnet, da letzteres für Laien öfter verwendet wird.
Umgerechnet sind das 201.389.400 Parsec. Hört sich aber immer noch viel zu genau an. Vielleicht sind es einfach 200.000.000 Parsec und einer hat sich beim Umrechnen vertippt.

(trotzdem schon leicht schräg, so eine Angabe in einem Artikel zu machen, wenn bekannt ist, daß man in der Astronomie teilweise schon froh ist, innerhalb einer Größenordnung richtig zu liegen)

Hallo Zusammen,

(.........)
Was mich vollkommen erstaunt ist die lichtjahrgenaue Entfernungsangabe, wie haben die das gemacht?

beim posten hatte ich mehrfach hingesehen, ob mir da nicht ein Fehler unterlaufen ist.
Zu der angegebenen Entfernung habe ich jetzt das PDF durchgesehen,
bin aber nicht fündig geworden.
Vielleicht hat jemand von euch mehr wissen, um in den vielen Zahlenangaben etwas dazu zu finden.
 
https://academic.oup.com/mnras/advance-article-pdf/doi/10.1093/mnras/stad510/49556093/stad510.pdf

Beste Grüße Gertrud

Hallo Gertrud,

Zu der angegebenen Entfernung habe ich jetzt das PDF durchgesehen,
bin aber nicht fündig geworden.

In dem PDF wird die Rotverschiebung mit z=0,047 angegeben.

Diese kann man jetzt umrechnen in die Entfernung:
https://www.kempner.net/cosmic.php

Ergebnis ist (bei den vorgegebenen H0/Ωm/ΩΛ):
  angular diameter distance dA = 198,471 Mpc
  luminosity distance dL = 217,565 Mpc
  comoving radial distance dC = 207,799 Mpc

Vielleicht hat man leicht andere Werte für  H0/Ωm/ΩΛ verwendet und kommt so auf die 201,3894 Mpc, aus denen dann wiederum die 656.844.372 Lichtjahre resultieren.

Danke @Prodatron

für dein forschen und für die Erklärung dazu.

Beste Grüße Gertrud

Ein Team der Durham-Universität (UK) hat ein Schwarzes Loch mit der 30 Mrd.-fachen (!) Masse unserer Sonne entdeckt - eines der Größten je gefundenen:

https://www.durham.ac.uk/news-events/latest-news/2023/03/light-bending-gravity-reveals-one-of-the-biggest-black-holes-ever-found--/

Sie haben den Gravitationslinsen-Effekt der Galaxie "Abell~1201" auf die Abbildung einer Hintergrundgalaxie für verschiedene Massen von Schwarzen Löchern im Computer simuliert, 100tausende Male. Bei einer Simulation entstand ein Bild, was mit einer realen Aufnahme des Hubble-Teleskops übereinstimmte. Daraus lässt sich auf die gigantische Masse des Schwarzen Lochs von (32.7 +/- 21.2) Mrd. Sonnenmassen schließen.



Link zum kompletten Paper: https://arxiv.org/abs/2303.15514

Mit Hilfe des Chandra-Röntgenteleskops und des JWST wurde das am weitesten entfernte schwarze Loch im Röntgenspektrum gefunden. Wir sehen die Signaturen des Schwarzen Lochs rund 470 Mio. Jahre nach dem Urknall. Es befindet sich in seiner ersten Entwicklungsphase, wo seine Masse ungefähr der seiner Heimatgalaxie entspricht. Seine Masse wird auf 10 bis 100 Mio. Sonnenmassen geschätzt. Man hofft, mit ihm die Entwicklung von supermassiven Schwarzen Löchern erklären zu können.

Das Schwarze Loch ist in der Galaxie namens UHZ1, in der Richtung des Galaxienhaufens "Abell 2744". Dieser ist rund 3,5 Mrd. Lichtjahre  von der Erde entfernt. Daten des JWST zeigen aber, dass die Galaxie sehr viel weiter als der Cluster entfernt ist, nämlich 13,2 Mrd. Lichtjahre, als das Universum gerade 3% seines aktuellen Alters hatte.

https://www.nasa.gov/missions/chandra/nasa-telescopes-discover-record-breaking-black-hole/


Credits: X-ray: NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán; Infrared: NASA/ESA/CSA/STScI; Image Processing: NASA/CXC/SAO/L. Frattare & K. Arcand

Preprint: https://arxiv.org/abs/2305.15458

Rekord-Quasar identifiziert :
durch Kombination von Beobachtungsdaten von GAIA und dem VLT in Chile hat man jetzt den bisher hellsten Quasar identifiziert: er erhielt den poetischen Namen J0529-4351 und weist eine Leuchtkraft auf, die der von 500 Billionen Sonnen entspricht (im englischen Original: "trillion"; entspricht Billion im deutschen, also 10¹²). Im Zentrum des Quasars wird ein supermassives Schwarzes Loch vermutet, das pro Jahr etwa 413 Sonnenmassen "schluckt" und dementsprechend elektromagnetische Strahlung abgibt:

https://www.newscientist.com/article/2417791-monster-black-hole-powers-the-brightest-known-object-in-the-universe/

Die Masse des schwarzen Lochs wird auf 5 bis 50 Milliarden Sonnenmassen geschätzt, und der Quasar ist 12 Mrd Lichtjahre entfernt, er entwickelte seine beobachtbare Aktivität also nur gute 1,6 Mrd Jahre nach dem Urknall.

Wobei, stopp: Ist bei den 12 Mrd schon die Expansion des Universums mit einberechnet?

"JWST: Wachsende supermassereiche Schwarze Löcher entdeckt

Gleich im ersten Jahr seines Einsatzes machte das James-Webb-Weltraumteleskop eine unerwartete Entdeckung: Viele kleine lichtschwache rote Punkte im fernen Universum könnte die Art und Weise verändern, wie wir die Entstehung supermassereicher Schwarzer Löcher verstehen. Die Forschungsarbeit unter der Leitung von Jorryt Matthee, Assistenzprofessor für Astrophysik am Institute of Science and Technology Austria (ISTA), ist nun in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal veröffentlicht. Eine Presseaussendung des ISTA."



Riesiger Quasar und kleine rote Punkte. Ein EIGER (JWST)-Bild des Quasars J1148+5251 mit 10 Milliarden Sonnenmassen (blaues Kästchen). Zwei “Baby-Quasare” (rote Kästchen) sind im selben Datensatz zu sehen. (Bild: NASA, ESA, CSA, J. Matthee (ISTA), R. Mackenzie (ETH Zürich), D. Kashino (National Observatory of Japan), S. Lilly (ETH Zürich))

Weiter in der Presseaussendung der ISTA:

https://www.raumfahrer.net/jwst-wachsende-supermassereiche-schwarze-loecher-entdeckt/

Viele Grüße
Rücksturz

Durch Kombination von Beobachtungen von CHANDRA im Röntgenbereich und JWST im Infraroten hat man jetzt ein supermassives Schwarzes Loch (LID-568) im Kern einer Galaxie identifiziert, das , nur 1,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall, Material mit einer Rate "schluckt", die dem 40fachen des bisher für gültig geltenden Eddington-Grenzwerts entspricht. Dieser rasante Wachstumsmechanismus könnte erklären, warum JWST bereits einige supermassive Schwarze Löcher im frühen Universum beobachtet hat, die sich nach bisherigen Annahmen noch gar nicht hätten bilden können:

"NSF NOIRLab Astronomers Discover the Fastest-Feeding Black Hole in the Early Universe"
https://noirlab.edu/public/news/noirlab2427/

"A super-Eddington-accreting black hole ~1.5 Gyr after the Big Bang observed with JWST"
https://www.nature.com/articles/s41550-024-02402-9

Konnte erstmal nur das Abstract lesen und mich interessiert, wie man auf die Entfernung die "Schluckrate" misst? Anhand der Strahlung?

Hallo,

Konnte erstmal nur das Abstract lesen und mich interessiert, wie man auf die Entfernung die "Schluckrate" misst? Anhand der Strahlung?

Richtig. Wenn man von kugelsymmetrischer Akkretion der Materie auf das Schwarze Loch ausgeht, dann gibt es einen Grenzwert, bei dem die durch die Akkretion erzeugte Strahlung eine höhere Akkretionsrate nicht mehr zulässt. Das heißt, dass der Strahlungsdruck größer ist als die Anziehungskraft auf die einfallende Materie. Die dadurch bestimmte größtmögliche Leuchtkraft eines Schwarzen Lochs heißt Eddington Leuchtkraft (L_Edd) und ist eine Funktion der Masse M des Schwarzen Lochs:
L_Edd = 1,3 x 10³⁸ M / M_o erg sec^-1
wobei M_o eine Sonnenmasse ist. Als Eddington Rate bezeichnet man dann das Verhältnis der Gesamtleuchkraft (bolometrische Leuchtkraft) zur Eddington Leuchtkraft:
Lambda_Edd = L_bol / L_Edd

Nun ist aber Akkretion meistens nicht kugelsymmetrisch, es gibt eine Akkretionsscheibe und bei AGN meistens einen Jet. Dennoch deutet ein Objekt, das deutlich heller ist als seine Eddington Leuchtkraft (es ist also super Eddington), auf extreme Bedingungen hin.

Gruß
Volker

P.S.: alles sehr schön nachzulesen in Beckmann et al. (2012), "Active Galactic Nuclei", Seite 46 ff.