Der Weg zu einem umfassenden Verständnis des interstellaren Mediums in der extremen Umgebung von Aktiven Galaxienkernen

• Antragsteller: Dr. Leonard Burtscher
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 263101211

Schwarzen Löchern wird eine fundamentale Rolle in der Galaxienevolution zugeschrieben. Doch die Umsetzung von Akkretion und Rückkopplung von Aktiven Galaxienkernen (AGN) ist in Modellen simplistisch weil die Beobachtungen sich bislang auf Fragen der Galaxien als Ganzes konzentriert haben, etwas der Frage: Kommt das Gas, das das Schwarze Loch füttert, aus Galaxienverschmelzungen? Im Gegensatz gibt es zunehmend Hinweis darauf, dass AGN-Aktivität kurzlebig ist auf Zeitskalen von wenigen Millionen Jahren. Die Fütterung des Schwarzen Lochs muss daher durch Prozesse auf der 10 -- 100 pc-Skala dominiert sein. Unser populäres evolutionäres Sternentstehungs-Modell beschreibt AGN-Aktivität als Zeitsequenz, in der (1) kaltes einfallendes Gas zur nuklearen Sternentstehung führt, die bald darauf (2) das interstellare Medium (ISM) dort aufwirbelt (durch Supernova-Typ-II-Explosionen) und damit das Gas daran hindert, zu kühlen und weiter einzufallen. Erst wenn diese energische Phase beendet ist (3), können stellare Winde von weiter entwickelten Sternen neue Masse in das nukleare ISM injizieren. Der Drehimpuls der Sternwinde wird in Kollisionen abgebaut und führt so zu einem stabilen Akkretionsstrom - der AGN leuchtet auf. Unsere bisherigen Beobachtungen und theoretischen Studien zeigen, dass solch eine Verbindung tatsächlich existieren könnte. Allerdings sind diese nuklearen Prozesse bislang nicht systematisch untersucht worden, da sich detaillierte Untersuchungen meist auf individuelle (wohl bekannte) Galaxien beschränkt haben. Um das zu verbessern, werden wir die physikalischen Eigenschaften des ISM in Galaxienkernen mithilfe einer kompletten Stichprobe der leuchtkräftigsten lokalen AGN bestimmen. Zusätzlich werden wir eine ebenso umfangreiche Kontrollstichprobe von inaktiven Galaxien nehmen, die in ähnlicher Entfernung sind und vergleichbare stellare Masse, Inklination und globale Eigenschaften (Hubble-Typ, Vorhandensein eines Balken) aufweisen. Um ein umfassendes Verständnis von Akkretion und Rückkopplung von AGN zu erhalten, haben wir bereits angefangen, die 20 leuchtkräftigsten lokalen AGN und die Kontrollstichprobe zu beobachten. Mithilfe von VLT/SINFONI 3D-Spektroskopie in den H- und K-Bändern werden wir die Dynamik der Sterne und des Gases bestimmen; die hohe spektrale Auflösung und Qualität der VLT/XSHOOTER-Spektren vom UV-Bereich bis in das nahe Infrarot wird es uns ermöglichen, genauer als je zuvor die stellare Population in Galaxienkernen und deren Einfluss auf das ISM zu bestimmen. Mithilfe von Beobachtungen multipler molekularer Übergänge werden wir die physikalischen Bedingungen des Gases in Galaxienkernen direkt bestimmen. Unser neuer Ansatz bringt Beobachtungen verschiedener Skalen und Wellenlängen zusammen. In Kombination mit unseren hydrodynamischen Modellen, werden wir eine solide Basis herstellen, um nach Unterschieden in den physikalischen Bedingungen des ISM in aktiven und inaktiven Galaxien auf den relevanten Skalen zu suchen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1573: Physics of the Interstellar Medium
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Beteiligte Personen: Dr. Richard Davies; Dr. Marc Schartmann