Probing the coeval evolution of massive galactic bulges and black holes

• Applicant: Dr. Knud Jahnke
• Subject Area: Astrophysics and Astronomy
• Term: from 2007 to 2018
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 36371730

• Final Report Year: 2015

Final Report Abstract

Die Emmy Noether-Gruppe zum Thema “Probing the coeval evolution of massive galactic bulges and black holes” hat ihre zentralen Ergebnisse erreicht. Erstens konnten wir zeigen, dass die Massen der Galaxien mit zentralen aktiven Kernen bis hin zu Rotverschiebungen von z = 3 gut messbar sind, also zurück zu einer Zeit nur 2–3 Milliarden Jahren nach dem Urknall. Damit konnten wir die Skalenrelationen zwischen den Massen von Galaxien und ihren zentralen Schwarzen Löchern bis zu dieser Zeit hinweg zurückverfolgen. Diese zeigen eine Veränderung geringer als ein Faktor <2 bis z = 1.5. Seit z ∼ 1 sind die Veränderungen vollständig durch Umordnen von Sternorbits aus der Scheiben- und die Bulgekomponente erklärbar. Zweitens konnten wir zeigen, dass entgegen allgemeiner Erwartung Galaxienzusammenstöße in den letzten ∼10 Milliarden Jahren nicht der dominierende Mechanismus zur Auslösung von Schwarzlochwachstum in Galaxien sind. Dies zeigt, dass Schwarze Löcher in dieser Zeit ein sich primär “säkulär” entwickelndes Universum erfahren, ihr aufzunehmendes Gas also hauptsächlich durch Instabilitäten in der Galaxie oder durch kleinere Kollisionen ins Innere geleitet wird. Die ergibt ein Szenario in Übereinstimmung mit der allgemeinen Abnahme von Galaxienzusammenstößen, Schwarzlochwachstum und Sternentstehung in den letzten 10 Milliarden Jahren. Drittens zeigte eine theoretische Untersuchung, dass die oben genannten Skalenrelationen zwischen Galaxien und ihren zentralen Schwarzen Löchern entgegen der landläufigen Meinung der Community nicht durch eine enge physikalische Kopplung von Galaxie und Schwarzem Loch entstanden ist, sondern sich natürlich und zwangsläufig aus dem hierarchischen Zusammenbau von Galaxien und Schwarzen Löchern ergibt. Die Skalenrelationen ergeben sich schlichtweg aus der Tatsache, dass zwei Komponenten denselben wiederkehrenden Zusammenbauprozessen unterliegen und sich dadurch Unterschiede im Verhältnis zwischen ihnen auf Dauer dem kosmischen Mittelwert annähern. Dies hat starke Auswirkungen auf ursprünglich durch die Skalenrelationen motivierte Mechanismen zur energetischen Rückkopplung von aktiven Galaxienkernen auf ihre umgebenden Galaxien. Zwei Teilpro jekte sind durch Pressemitteilungen der Europäischen Südsternwarte ESO bzw. der Europäischen Raumfahrtagentur ESA besonders herausgehoben worden und haben ein umfangreiches Echo in meist internationalen Medien hervorgerufen.

Publications

• 2009, ApJ, 700, 1820, “The QSO HE0450-2958: Scantily dressed or heavily robed? A normal quasar as part of an unusual ULIRG”
  Jahnke K., et al.
  
• 2009, ApJ, 706, 215, “Galaxies in COSMOS: Evolution of Black hole vs. bulge mass but not vs. total stellar mass over the last 9 Gyrs?”
  Jahnke K., et al. (inkl. Cisternas M., Inskip K. J.)
  
• 2010, A&A, 519, 115, “Extended ionised gas around the luminous radio-quiet QSO HE1029–1401”
  Husemann B., Sánchez S. F., Wisotzki L., Jahnke K., Kupko D., Nugroho D., Schramm M.
  
• 2011, ApJ, 726, 57, “The bulk of the Black Hole growth since z ∼ 1 occurs in a secular universe: No major merger-AGN connection”
  Cisternas M., Jahnke K., Inskip K., et al. (inkl. Andrae R.)
  
• 2011, ApJ, 734, 92, “The non-causal origin of the black hole-galaxy scaling relations”
  Jahnke K. & Maccio A.
  
• 2011, ApJ, 739, 90, “Resolving the Dynamical Mass of a z ∼ 1.3 Quasi-stellar Object Host Galaxy Using SINFONI and Laser Guide Star Assisted Adaptive Optics”
  Inskip K. J., Jahnke K., et al.
  
• 2011, ApJ, 741, 11, “Secular Evolution and a Non-evolving Black-hole-to-galaxy Mass Ratio in the Last 7 Gyr”
  Cisternas M., Jahnke K., et al. (inkl. Inskip K.)
  
• 2011, MNRAS, 411, 385, “Parametrizing arbitrary galaxy morphologies: potentials and pitfalls”
  Andrae R., Jahnke K., Melchior P.
  
• 2011, MNRAS, 417, 2465, “Quantifying galaxy shapes: sérsiclets and beyond”
  Andrae R., Melchior P., Jahnke K,
  
• 2013, A&A, 558, 43, “The nature of LINER galaxies:. Ubiquitous hot old stars and rare accreting black holes”
  Singh R., van de Ven G., Jahnke K., et al.