Das staubige Herz einer aktiven Galaxie

Einer internationalen Forschergruppe unter Beteiligung des MPIA ist die bisher detailreichste hochaufgelöste Infrarot-Studie der engen Umgebung eines extrem massereichen Schwarzen Lochs im Zentrum einer aktiven Galaxie gelungen. Die Beobachtungen der Circinus-Galaxie in einer Entfernung von 13 Millionen Lichtjahren zeigen erstmals, dass der von der zentralen Energiequelle einer aktiven Galaxie beleuchtete Staub aus zwei voneinander getrennten Komponenten besteht.

Kernregionen aktiver Galaxien wie die der Circinus Galaxie setzen gewaltige Energiemengen frei, weil das supermassereiche Schwarze Loch mit bis zu einigen Milliarden Sonnenmassen im Zentrum Materie verschluckt, die sich dabei extrem erhitzt.

Unter Verwendung des unter der Leitung des MPIA von sieben Instituten gebauten MIDI-Instruments am Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile gelang nun ein vorher unerreichter scharfer Blick auf die Struktur und Verteilung des warmen Staubs im Kernbereich der Circinus-Galaxie. Die hohe Auflösung mit MIDI wird dabei durch Zusammenschalten von zwei Einzelteleskopen erreicht (Interferometrie).

Das Bild rechts zeigt die inneren 1000 Lichtjahre der Circinus-Galaxie im sichtbaren Licht. Der aktive Galaxienkern (innerhalb des schwarzen Quadrats) emittiert intensive Strahlung und wirft Materie nach außen. Dies geschieht ausschließlich entlang eines kegelförmigen Bereichs (V-förmige Struktur im oberen rechten Teil des Bildes). In allen anderen Richtungen wird die Kernregion der Galaxie durch Gas und Staub verdeckt. Nun konnte der absorbierende Staub in bislang unerreichter Genauigkeit untersucht werden. Das linke Bild (dessen Größe dem schwarzen Quadrat im rechten Teilbild entspricht) zeigt ein Falschfarbenmodell der Staubemission. Die Staubstrahlung kommt aus einer relativ dünnen scheibenartigen Struktur (weiß) und aus einem weiter ausgedehnten Bereich senkrecht dazu. Die innere Scheibe ist ebenfalls durch Linien-Emission des Wassermoleküls (rot-grün-blaue Linie) nachweisbar. Die Staubemission wird in Richtung Südosten (unten links) stärker absorbiert als in Richtung Nordwesten (oben rechts), verdeutlicht durch den Farbwechsel von Violett zu Grün.

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MPIA Co-Autor Klaus Meisenheimer betont: »Mit der räumlichen Auflösung von einem Lichtjahr ist es uns erstmals gelungen zu sehen, dass die Staubverteilung im Inneren eines aktiven Kerns weit komplexer ist als das lange favorisierte Model eines Achsen-symmetrischen Staubreifens.«

Die Originalpublikation erscheint in Astronomy & Astrophysics: »The dusty torus in the Circinus galaxy: a dense disk and the torus funnel.«

Autoren sind K. R. W. Tristram ⁽¹⁾, L. Burtscher ⁽²⁾, W. Jaffe ⁽³⁾, K. Meisenheimer ⁽⁴⁾, S. F. Hönig ⁽⁵⁾, M. Kishimoto ⁽¹⁾, M. Schartmann ^{(6, 2)}, G. Weigelt <sup>(1)

(1)</sup> Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germany
⁽²⁾ Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany,
⁽³⁾ Leiden Observatory, The Netherlands,
⁽⁴⁾ Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Germany,
⁽⁵⁾ Dark Cosmology Center, Copenhagen, Denmark,
⁽⁶⁾ Universitätssternwarte München, Germany.

Die ausführliche Original-Pressemitteilung des MPIfR finden Sie hier.

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