Schneller als die Theorie erlaubt: Astronomen haben sechs Galaxien dabei beobachtet, wie sie plötzlich zum hellleuchtenden Quasar wurden – einer Galaxie mit einem hochaktiven zentralen Schwarzen Loch. Das Überraschende daran: Nach gängiger Theorie dauert ein solcher Wandel zum Quasar tausende Jahre. Doch diese Galaxienkerne wurden innerhalb von Tagen aktiv. Warum und wie ist bislang rätselhaft.

Quasare gehören zu den hellsten Objekten des Kosmos. Ihre Leuchtkraft verdanken diese aktiven Galaxienkerne einem supermassereichen Schwarzen Loch, das besonders aktiv ist: Es saugt enorme Mengen Materie in sich ein und gibt dabei Energie in Form von Strahlung ab. Das andere Extrem bilden Galaxien wie unsere Milchstraße, deren zentrales Schwarzes Loch eher ruhig und „appetitlos“ ist.

Galaxien „zwischen den Stühlen“

Doch es gibt noch eine Galaxienklasse dazwischen – die sogenannten LINER-Galaxien. Sie geben zwar bestimmten Spektralbereichen starke Strahlung ab, sind aber insgesamt lange nicht so hell wie Quasare. Bisher war deshalb strittig, ob ihr Schwarzes Loch für diese Strahlung verantwortlich ist oder ob sie von Sternen, Gaswolken oder anderen leuchtstarken galaktischen Objekten stammt.

Sechs dieser rätselhaften Zwischen-Galaxien haben nun Astronomen um Sara Frederick von der University of Maryland näher untersucht. Dafür beobachteten sie diese sechs LINER-Galaxien über neun Monate hinweg mit einem automatischen Teleskop am Palomar Observatorium in Kalifornien.

Wandel zum Quasar

Dabei zeigte sich Überraschendes: Eine dieser zuvor eher unauffälligen Galaxien leuchtete plötzlich hell auf. Zuerst dachten die Astronomen, dass dieser Strahlenausbruch nur auf einen vorübergehenden „Snack“ des zentralen Schwarzen Lochs zurückging – beispielsweise, weil ein Stern ihm zu nah gekommen war und eingesaugt wurde. Doch als das Leuchten nicht mehr zurückging und auch fünf weitere Galaxien aufleuchteten, schied diese Erklärung aus.

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Stattdessen deuteten zusätzliche Beobachtungen im UV- und Infrarotbereich darauf hin, dass diese Galaxien zu Quasaren geworden waren: „Wir stellten fest, dass ein zuvor ruhendes Schwarzes Loch eine Transformation durchmachte, die Astronomen einen ‚Changing Look‘ nennen. Das Ergebnis ist ein heller Quasar“, erklärt Frederick. „Das bestätigt, dass LINER-Galaxien sehr wohl aktive supermassereiche Schwarze Löcher in ihrem Zentrum haben können.“

Unerklärlich abrupt

Merkwürdig nur: In allen sechs Fällen geschah der Wandel zum Quasar innerhalb von wenigen Wochen. „Diese Transformationen waren sehr plötzlich und dramatisch“, sagt Frederick. „Doch der Theorie nach braucht ein Quasar Tausende von Jahren, um angeschaltet zu werden.“ Nach Ansicht der Astronomen muss die Theorie daher nun umgeschrieben werden – denn sie wird von ihren Beobachtungen widerlegt.

„Es ist sehr überraschend, dass eine Galaxie ihr Aussehen innerhalb menschlicher Zeitmaßstäbe ändern kann“, sagt Frederick. Die bisherigen Beobachtungen zeigen zwar, dass diese sechs Galaxien am Ende alle ein aktives Schwarzes Loch in ihrem Zentrum hatten. Doch subtile Unterschiede im Strahlungsspektrum und der rapide Wechsel des Zustands sprechen dafür, dass hier ein noch unbekannter Mechanismus am Werk sein muss, wie die Forscher erklären.

Völlig neue Klasse aktiver Galaxienkerne

„Die Beobachtung dieser Übergänge bei sechs relativ ruhigen LINER-Galaxien deutet darauf hin, dass wir eine völlig neue Klasse aktiver Galaxienkerne identifiziert haben“, sagt Frederick. „Es wird einiges an Arbeit erfordern um zu verstehen, was solche Veränderungen in so kurzer Zeit hervorrufen kann. Hier müssen extreme und sehr starke Kräfte am Werk sein.“ (Astrophysical Journal, 2019; doi: 10.3847/1538-4357/ab3a38)

Quelle: University of Maryland

20. September 2019

- Nadja Podbregar