Extragalaktische Archäologie: Das Zusammenspiel von Aktiven Galaxienkernen und Dunklen Materiehaufen im Verlauf der kosmischen Zeit

• Antragsteller: Dr. Mirko Krumpe
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265092751

Ich werde erstmalig als Funktion über die kosmische Zeit messen, wie Galaxien mit wachsenden schwarzen Löchern dunkle Materiehaufen besiedeln. In drei unabhängigen Rotverschiebungsbereichen (mittlere Rotverschiebungen: ~0.03, ~0.3, und ~2.3) werde ich die minimale Masse der dunklen Materiehaufen bestimmen, welche für die Existenz eines aktiven Galaxienkerns (AGN) notwendig ist. Weiterhin ermittele ich die Anzahl der AGN in Abhängigkeit von der Masse der Materiehaufen. Beide Beobachtungsgrößen ermöglichen Aufschlüsse über den physikalischen Mechanismus, der den Kernbereich einer inaktiven Galaxie aktiviert. Diese sich wiederholende AGN Phase spielt eine elementare Rolle in der Entwicklung von Galaxien.Mit Kreuzkorrelationsfunktionen zwischen den AGN und einer großen Anzahl von Galaxien im selben Volumen und anschließender Analyse der Besetzungsverteilung der AGN in Materiehaufen werde ich die Messgrößen mit hoher Präzision bestimmen. Diese Methode wurde von meiner Arbeitsgruppe entworfen und erfolgreich im Bereich mittlerer Rotverschiebungen (~0.3) auf Daten des Sloan Digital Sky Surveys angewendet. Kürzlich veröffentlichte Swift Satelliten Daten und Galaxiendaten des Two Micron Sky Surveys ermöglichen es, diese Messungen nun auch im Bereich niedriger Rotverschiebungen (~0.03) durchzuführen. Bis jetzt gibt es für diese Messmethode noch keine Daten im Bereich hoher Rotverschiebungen. Das bevorstehende Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment wird diese Daten bereitstellen und mir ermöglichen, diese Messungen erstmalig bei hohen Rotverschiebungen (~2.3) vorzunehmen. Die Daten aus allen drei Rotverschiebungen erlauben mir, die Entwicklung der minimalen Haufenmassen und die Anzahl der AGN als Funktion der Haufenmassen über einen Zeitraum von 11 Milliarden Jahren (80% der Lebenszeit des Universums) zu bestimmen.Darüber hinaus werde ich basierend auf den unterschiedlichen physikalischen Prozessen die theoretische Verteilung der AGN simulieren. Diese Berechnungen ermöglichen die Untersuchung bisher angenommener Mechanismen wie z.B. die Verschmelzung von Galaxien, die Akkretion von heißem, diffusem Gas und die langfristigen Instabilitäten innerhalb einer Galaxie sowie die Überprüfung alternativer Szenarien. Durch den anschließenden Vergleich der beobachteten mit den theoretischen Ergebnissen werde ich die bisher diskutierten physikalischen Prozesse als Auslöser der AGN Aktivität erhärten oder widerlegen können.Dieses Projekt verkörpert einen neuen Ansatz zur Entschlüsselung der physikalischen Prozesse in der Aktivierung von Galaxienkernen. Die Resultate dieses DFG Projektes werden nicht nur weitgreifende Erkenntnisse über die Auslöser von AGN Aktivität bringen, sondern auch zum Verständnis beitragen, wie superschwere schwarzer Löcher bei hohen Rotverschiebungen wachsen und welche physikalischen Gesetzmäßigkeiten die Entwicklung einer Galaxie beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Lutz Wisotzki