Wechselwirkungen zwischen zentralen super-massiven schwarzen Löchern und ihren Wirtsgalaxien: symbiotisch oder nicht?

• Antragsteller: Dr. Davor Krajnovic, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 269816975

Die Zielstellung dieses Projektes ist es, die Bedeutsamkeit verschiedener Wachstumsmechanismen von Galaxien und ihrer zentralen, massiven schwarzen Löchern herauszuarbeiten. Dazu werden Massen zentraler schwarzer Löcher nahe gelegener Galaxien durch dynamische Modellierung ihrer Sternbewegung bestimmt und im Rahmen von Entwicklungszenarien von Galaxien und deren massiver schwarzer Löcher interpretiert.Es wird angenommen, dass zentrale massive schwarze Löcher wesentlich die Entwicklung ihrer Wirstgalaxien und der sie umgebenden intergalaktischen Materie beeinflussen. Die Grundlage für diese Annahme bilden empirische Skalierungsrelationen zwischen globalen Galaxieneigenschaften, wie Masse oder Leuchtkraft, und der Masse des zentralen schwarzen Loches. Die Korrelation zwischen diesen Größen erscheint offenbar sehr stark und weißt eine geringe Streuung auf, jedoch verstehen wir nicht warum: Verläuft das Wachstum von Galaxien und ihrer zentralen schwarzen Löcher symbiotisch oder dominiert eine Komponente die Entwicklung? In diesem Projekt werden integralfeld-spektroskopische Beobachtungen auf dem aktuellsten technischen Stand mit adaptiver Optikbereitgestellt um eine signifikante Anzahl von Schwarzlochmassen über einen großen Bereich von Galaxieneigenschaften zu vermessen (20% Zuwachs der Gesamtanzahl von derartig durchgeführten Messungen). Dies wird insbesondere durch Vermessung von Sternbewegungen erreicht, welche dann als Randbedingen für dynamische Modelle genutzt werden. Die dynamischen Modelle liefern nun die Massen der schwarzen Löcher und Informationen bezüglich der stellaren Orbitalbewegung. Diese Methoden werden die Zuverlässigkeit der Massebestimmung von schwarzen Löchern bezüglich Annahmen über die Verteilung der dunklen Materie in Galaxien überprüfen, und haben dadurch Potential sich als Referenz in diesem Feld zuetablieren.Die Auswahl der Galaxienstichprobe ist derart, dass sowohl Lücken in den Skalierungsrelationen, als auch Szenarios bezüglich des Wachstums schwarzer Löcher, untersucht werden können. In symbiotischen Wachstumszenarien findet die Massezunahme der zentralen schwarzen Löcher durch Verschmelzung von bereits existierenden schwarzen Löchern statt, während dies in anderen Szenarien durch Gas-Zufluss geschieht. Diese Szenarien prägen die galaktozentrischen Orbitalbewegungen der Sterne unterschiedlich: Im Verschmelzungszenario ist ein Defizit von Umlaufbahnen Nahe des schwarzen Loches zu erwarten, denn solche Sterne würden aus den Kernregionen hinausgestoßen. Durch Verfügbarkeit aller Beobachtungsdaten, sowie fast aller benötigten Analysewerkzeuge wird es möglich Schwarzlochmassen zu bestimmen, Stellarbewegungen in der Nähe der massiven schwarzen Löcher zu charakterisieren und dadurch eine Unterscheidung zwischen den konkurrierenden Szenarien zu treffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Australien, Großbritannien
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Lutz Wisotzki
• Kooperationspartner: Dr. Michele Cappellari; Professor Dr. Eric Emsellem, Ph.D.; Professor Dr. Richard McDermid