Kollisionen und Verschmelzungen zwischen Galaxien lösen Kernaktivitäten aus und senden Jets aus, die sich über Tausende von Lichtjahren erstrecken.

Aktive galaktische Kerne (AGN) spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Galaxien. Astronomen von SRON und RUG haben nun anhand einer rekordverdächtigen Stichprobe von Galaxien bestätigt, dass Galaxienverschmelzungen einen aktiven Einfluss auf die Zündung von AGN haben. Durch den Einsatz eines Algorithmus für maschinelles Lernen konnten Astronomen Bilder von zehnmal mehr verschmelzenden Galaxien zusammenstellen als in früheren Studien. Eine der größeren Fragen der Astronomie lautet: Wie entwickeln sich Galaxien aus Gas- und Staubwolken zu wunderschönen Spiralstrukturen, wie sie in der Nachbarschaft der Milchstraße beobachtet werden?

Zur Beantwortung einiger dieser Fragen stellen sogenannte aktive galaktische Kerne (AGN) interessante Forschungsobjekte dar, da es eine Koevolution zwischen AGN und Galaxien zu geben scheint. Aktive Galaxienkerne beherbergen supermassereiche Schwarze Löcher, die enorme Energiemengen freisetzen, wenn sie Gas aus ihrer Umgebung absorbieren. Einige verfügen über Magnet- oder Gravitationsfelder, die groß genug sind, um von ihren Polen Jets auszusenden, die sich über Tausende von Lichtjahren erstrecken. Koevolution ist eine Einbahnstraße. Einerseits beeinflusst das Entwicklungsstadium der Galaxie die Aktivität aktiver Galaxienkerne. Aktive Galaxienkerne scheinen in bestimmten Stadien der Galaxienentwicklung zu gedeihen. Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Weil die AGN-Aktivität in Galaxien in bestimmten Entfernungen und daher zu bestimmten Zeitpunkten in der Vergangenheit ihren Höhepunkt erreicht. Andererseits kann die Aktivität aktiver Galaxienkerne die Sternentstehung in der Galaxie beeinflussen. Dabei sind zwei Szenarien möglich: Die Jets des aktiven Kerns drücken das Gas bei seiner Ausbreitung durch die Galaxie weg und zwingen es so zur Kollision mit anderem Gas, wodurch die „Keime“ für die Geburt neuer Sterne entstehen. Allerdings setzen aktive Kerne auch Energie frei, die das Gas erhitzt und so verhindert, dass es abkühlt und zu Klumpen kondensiert.

Astronomen des niederländischen Instituts für Weltraumforschung SRON und der Universität Groningen (RUG) haben nun anhand einer rekordverdächtig großen Stichprobe von Galaxien einen der Faktoren untersucht, von denen angenommen wird, dass sie einen aktiven Einfluss auf die Zündung aktiver Galaxienkerne haben: die Verschmelzung von Galaxien. Tatsächlich stellten die Forscher einen Zusammenhang fest: Bei verschmelzenden Galaxienkernen gibt es etwa 1,4-mal mehr aktive Galaxienkerne als bei nicht verschmelzenden. Andererseits stellten die Forscher in einer Stichprobe von Galaxien mit aktiven Galaxienkernen etwa 1,3-mal mehr Verschmelzungen fest als in einer Stichprobe von Galaxien ohne aktive Galaxienkerne. Zur Identifizierung dieser Verschmelzungen verwendete das Team einen Algorithmus für maschinelles Lernen.

Der Algorithmus des maschinellen Lernens lieferte Stichproben, die etwa eine Größenordnung größer waren als in früheren Studien, wodurch die Korrelationen zuverlässiger wurden. „Wir haben ein neuronales Netzwerk aufgebaut, um das System zu trainieren, Verschmelzungen in einer großen Anzahl von Bildern zu erkennen. Dadurch können wir eine große Stichprobe von Zehntausenden von Galaxien verwenden, die mit zwei Teleskopen beobachtet wurden“, sagte Fangyou Gao, der Erstautor der Studie. Aktive Galaxienkerne lassen sich anhand ihrer Spektren relativ leicht identifizieren. Die zusammengeführten Bilder müssen jedoch sortiert werden, was normalerweise eine Aufgabe für Menschen ist. Dank maschinellem Lernen können wir diese Aufgabe jetzt jedoch von Computern für uns erledigen lassen.

Bo Ke Yuan | Forschung/Von: SRON Niederländisches Institut für Weltraumforschung

Die Studie wurde in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht

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