Die Rolle von Galaxienfusionen bei der Versorgung aktiver supermassereicher Schwarzer Löcher (SMBH) wird seit langem unter Astronomen diskutiert. Ein beispielloser Datensatz von einer Million Galaxien, der mit dem Euclid-Teleskop erstellt wurde, bietet nun Beweise dafür, dass Fusionen eine dominante Rolle spielen und sogar den Hauptauslöser für die hellsten Schwarzen Löcher darstellen.
Fast alle massiven Galaxien bergen ein supermassereiches Schwarzes Loch in ihrem Zentrum. Die meisten von ihnen verbergen sich im Dunkeln und ziehen unauffällig Gas, Staub und Sterne aus ihrer Umgebung an. Diese Materialien sammeln sich in der Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs, bevor sie unwiderruflich in den Abgrund eintauchen und dabei nur einen Hauch von Strahlung abgeben, der den Standort des Schwarzen Lochs verrät.
Eine kleine Anzahl von Galaxien besitzt ein SMBH, das hell strahlt oder sogar Materialien 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 beim Zünden von AGN spielen könnten. Die daraus resultierenden Turbulenzen könnten dazu führen, dass zusätzliches Material in der Akkretionsscheibe eines SMBH zusammenkommt, wo Reibung und Kompression es so heiß machen, dass es hell leuchtet. In extremen Fällen sind die AGNs so hell, dass sie ihre Wirtsgalaxien vollständig überstrahlen.
Durchbrüche durch das Euclid-Teleskop
Vor dem Start von Euclid war die Validierung dieser Hypothese aufgrund begrenzter Datenqualität und kleiner Stichprobengrößen eine Herausforderung. Innerhalb einer Woche lieferte Euclid Bilder von höherer Qualität, die einen Bereich abdeckten, der fast der gesamten Fläche entsprach, die das Hubble-Weltraumteleskop in mehr als drei Jahrzehnten beobachtet hat.
Um das Potenzial dieser Daten vollständig auszuschöpfen, hat das Euclid-Konsortium unter der Leitung von Berta Margalef-Bentabol und Lingyu Wang von SRON ein neuartiges KI-Tool zur Bildzerlegung entwickelt. Dieses identifiziert nicht nur AGN, sondern quantifiziert auch deren Ausstoß. „Dieser neue Ansatz kann sogar schwache AGN aufdecken, die von anderen Identifikationsmethoden übersehen werden“, sagt Margalef-Bentabol.
Die Arbeiten wurden bei Astronomy & Astrophysics eingereicht und sind beide auf dem arXiv-Preprint-Server verfügbar.
Ergebnisse zu Fusionen und AGN-Zündung
Durch die Anwendung der neuen AGN-Identifikationsmethode auf eine Million Galaxien bestätigen die führenden Autoren Antonio la Marca und Lingyu Wang vom SRON nun die Hypothese, dass Galaxienfusionen eine bedeutende Rolle bei der Zündung von AGN spielen. Dieser Datensatz ist Dutzende Male größer als in früheren Studien.
„Wir kommen auch zu dem Schluss, dass Fusionen sehr wahrscheinlich der einzige Mechanismus sind, der die hellsten AGN speisen kann“, sagt La Marca. „Mindestens sind sie der primäre Auslöser.“ Das Team teilte die Daten in Proben von Fusionen und Nicht-Fusionen auf und stellte fest, dass erstere zwei- bis sechsmal so viele AGN enthält wie letztere. Bei den hellsten AGN befindet sich die überwältigende Mehrheit in fusionierenden Galaxien.
Bei dynamisch jungen und somit staubreichen Fusionen, bei denen der AGN nur im Infraroten sichtbar ist, gibt es sechsmal mehr. Bei Fusionen, die sich dem Abschluss nähern und bei denen der Staub sich gesetzt hat und der AGN auch in Röntgenstrahlung 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-Fusionen gefunden werden, tatsächlich in verschmolzenen Galaxien sind, die die chaotischen Phasen abgeschlossen haben und als eine einzige Galaxie in regulärer Form erscheinen.“
Weitere Informationen: Euclid Schnelle Datenausgabe (Q1). Erste statistische Studie von Euclid zu Galaxienfusionen 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 Schnelle Datenausgabe (Q1). Erste statistische Studie von Euclid zum Beitragsanteil aktiver galaktischer Kerne, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2503.15318
Fachzeitschrift: Astronomy & Astrophysics, arXiv
Bereitgestellt von SRON Netherlands Institute for Space Research
