V Menschen und Ereignisse - Max-Planck-Institut für Astronomie

schichte der innersten 8 Bogensekunden (etwa 230 pc)
kann durch zwei jüngere Ausbruchereignisse vor etwa 5
und 15 Millionen Jahren beschrieben werden, bei denen
jeweils rund (5 – 10) 10 7 Sonnenmassen an molekularem
Gas in Sterne umgewandelt wurden. Die abgeleitete
Extinktion von A V 10 mag in Richtung der Kernregion
ist überraschend hoch angesichts der Tatsache, dass wir
fast genau von oben auf das System blicken. Als eine
der nächsten (D = 5.5 Mpc) Galaxien mit intensiver
Sternentstehung im Kern bietet NGC 6946 eine einmalige
Gelegenheit, die Dynamik ihrer zirkumnuklearen
Scheibe aus molekularem Gas zu untersuchen. In dieser
Entfernung erfasst die vom PdBI bei 1 mm Wellenlänge
gelieferte Auflösung von 0.6 Bogensekunden räumliche
Skalen von nur etwa 15 pc.
Die Verteilung des molekularen Gases im Zentrum
wurde durch unsere neuen PdBI-Beobachtungen in eine
S-förmige Struktur aufgelöst (Abb. III.4.4). Die CO(1-0)
-Linienemission erfasst die großräumigere Verteilung in
der zentralen Bogenminute und zeigt, dass die Verteilung
des molekularen Gases im Allgemeinen dem Muster
jüngster Sternentstehung ähnelt. Dennoch liegen das
molekulare Gas und die jungen HII-Regionen räumlich
nicht beieinander. In den zentralen 300 pc erinnert die
Verteilung des molekularen Gases sehr stark an die Gas/
Staubbänder, die man entlang großräumiger Kiloparsec-
Balken findet. Der im nahen Infrarot entdeckte stellare
Balken im Kern könnte eine mögliche Erklärung hierfür
sein. Eine vorläufige Auswertung der Kinematik des
molekularen Gases deutet darauf hin, dass tatsächlich
Gas durch Stoßwellen entlang der Vorderseiten dieses
rotierenden Nahinfrarot-Balkens in die zentralen ~30
pc gelenkt wird. Eine genauere Auswertung ist nötig,
um die möglichen Einströmraten in das unmittelbare
Zentrum abschätzen zu können. Die hohe Extinktion und
die Existenz mehrerer junger Sternentstehungsgebiete
innerhalb der zentralen 100 pc machen diese Galaxie
jedoch zu einem idealen Objekt, um das Wechselspiel
zwischen Gasdynamik und Sternentstehung zu untersuchen.
Sind sich alle Galaxienzentren ähnlich? Das
Schlüsselprojekt NUGA am PdBI des IRAM
Das Galaxienkern-Projekt NUGA (Nuclei of Galaxies
project) ist die erste CO-Durchmusterung nahegelege-
ner aktiver Galaxienzentren mit einer Auflösung unter
einer Bogensekunde. NUGA ist eine im Wesentlichen europäische
Kollaboration zwischen Wissenschaftlern folgender
Einrichtungen: MPIA, MPE, MPIfR, Universität
Köln, Nationales Astronomisches Observatorium Spaniens,
Observatoire de Paris, CSIC/Spain, Institut für Ra-
dioastronomie in Italien und Astronomisches Institut
Basel.
Mit NUGA sollen die verschiedenen Mechanismen der
Gaszufuhr in aktive Galaxienzentren systematisch unter-
III.4 Brennstoff für die zentrale Kiloparsec-Region oder: Wie aktiviert man Galaxiezentren? 73
sucht werden. Bei einer sorgfältig ausgewählten Stichprobe
naher AGN, die sämtliche Stadien der Kernaktivität
überdeckt (Seyfert-Galaxien, LINERS, Starburst-Galaxien
und Übergangsobjekte), wurde die Kinematik des molekularen
Gases bei 1 mm und 3 mm mit maximaler
Winkelauflösung (~ 0.5 Bogensekunden) und spektraler
Auflösung (3-6 km/s) abgebildet. Aufgrund der zehnmal
höheren Empfindlichkeit gegenüber anderen Millimeter-
Durchmusterungen liefern die NUGA-Daten einzigartige
Informationen über die Kinematik innerhalb der innersten
Bogenminute der jeweiligen Galaxie.
Bislang war es stets schwierig, statistische Beweise
für die Rolle zu finden, die großräumige Balken und
Störungen durch gravitative Wechselwirkungen bei der
Brennstoffzufuhr in AGN spielen. Der Grund dafür
ist, dass diese großräumigen Störungen Zeitskalen aufweisen,
die erheblich länger sind als die, welche die
Einschaltdauer der AGN kennzeichnen. Jede mögliche
Korrelation muss daher sehr viel näher am Kern gesucht
werden, in sekundären Erscheinungsformen, die
in den großräumigen (auf kpc-Skalen) eingebettet sind.
Daher sind Beobachtungen mit hoher Auflösung (unter 1
Bogensekunde) nötig, um die Verteilung und Kinematik
des molekularen Gases in der Umgebung von AGN korrekt
abzuleiten.
Unsere ersten CO-Aufnahmen von NUGA-Objekten
zeigen eine vielfältige Morphologie bei den zirkumnuklearen
Scheiben von AGN-Wirtsgalaxien (siehe Abb.
III.4.5). Auf verschiedenen räumlichen Skalen wurden
unterschiedliche Gravitationsinstabilitäten identifiziert.
In einigen Galaxien findet man mehrere nebeneinander
bestehende Störungen, während andere hauptsächlich nur
einen Instabilitätstyp aufweisen. Die meisten Störungen,
die in den Kernscheiben der NUGA-Objekte beobachtet
wurden, stehen mit selbstgravitierenden Gasinstabilitäten
in Zusammenhang.
Die Vielfalt der Kinematik des Kerngases kann grob
wie folgt klassifiziert werden:
(a) m = 1 Instabilitäten, die als einarmige Spiralen
oder schräg liegende Scheiben auftreten und sich
auf mehrfachen Skalen entwickeln, von etlichen
zig bis zu etlichen hundert Parsec.
(b) m = 2 Instabilitäten, welche die typischen zweiarmigen
Spiralwellen (die so genannten Zwillingsspitzen)
oder Gasbalken entwickeln, von denen
man annimmt, dass sie sich in den Potentialen stel-
larer Balken ausbilden.
(c) Ringe und stochastische Spiralen, die mit nichtselbstgravitierenden
Instabilitäten zusammenhän-
gen.
Eine Schlüsselfrage, die aus diesen Ergebnissen folgt,
lautet, ob die dynamischen Merkmale des Kerns/Zentrums
von den Eigenschaften der Wirtsgalaxie abhängen,
d.h. ob sich die Eigenschaften der großräumigen
Scheiben im Kern widerspiegeln (gleiche Moden wie
in der Kernregion). Dies würde darauf hindeuten, dass
die Moden im Kern von großräumigen Antriebskräften