Hubble entdeckt Schwarzes Loch, das einen neuen Stern „gebiert“.

Schwarze Löcher sind die massereichsten Objekte im Universum. Ihre Anziehungskraft ist so stark, dass ihr nichts entkommen kann – nicht einmal Licht. Aber laut einer neuen NASA-Studie könnten Schwarze Löcher eine komplexere Rolle in galaktischen „Ökosystemen“ spielen. Insbesondere wurde festgestellt, dass ein Schwarzes Loch zur Bildung eines neuen Sterns in seiner Nähe beiträgt, was verlockende Hinweise darauf gibt, wie massereiche Schwarze Löcher überhaupt entstehen.

Ein Auszug aus der Zentralregion der Zwerg-Starburst-Galaxie Henize 2-10 zeichnet einen Ausfluss oder eine 230 Lichtjahre lange Brücke aus heißem Gas nach, die das massereiche Schwarze Loch der Galaxie mit einer Sternentstehungsregion verbindet. Hubble-Daten zur Geschwindigkeit des Ausflusses aus dem Schwarzen Loch sowie zum Alter der jungen Sterne weisen auf einen kausalen Zusammenhang zwischen beiden hin. Bildnachweis: NASA, ESA, Zachary Schutte (XGI), Amy Reines (XGI); Bildverarbeitung: Alyssa Pagan (STScI).

Ein Sternenkindergarten

Vor etwa zehn Jahren entdeckte Amy Reines, damals Doktorandin, es ein schwarzes Loch in einer Galaxie etwa 30 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt im südlichen Sternbild Pixie. Sie wusste sofort, dass etwas nicht stimmte, aber das war es erst vor kurzem neue Hubble-Beobachtungen Licht in die Situation bringen.

„Mit nur 30 Millionen Lichtjahren Entfernung ist Henize 2-10 nah genug, dass Hubble sowohl Bilder als auch spektroskopische Beweise eines Ausflusses eines Schwarzen Lochs sehr deutlich erfassen konnte. Die zusätzliche Überraschung war, dass der Ausfluss, anstatt die Sternentstehung zu unterdrücken, die Geburt neuer Sterne auslöste“, sagte Zachary Schutte, Doktorand von Reines und Hauptautor der neuen Studie.

Die Galaxie mit dem Namen Henize 2-10 ist eine sogenannte „Starburst“-Galaxie – eine Galaxie, in der Sterne viel schneller als normal gebildet werden, etwa 1.000-mal schneller. Die Galaxie ist außerdem relativ klein – eine sogenannte Zwerggalaxie – und hat eine schwarzes Loch in seinem Zentrum, ähnlich wie die Milchstraße.

Die Forscher waren sich bereits eines ungewöhnlichen Gaskokons in der Gegend bewusst, aber Hubble gelang es auch, einen mit dem zentralen Schwarzen Loch verbundenen Ausfluss abzubilden. Obwohl der Prozess nicht vollständig verstanden wird, glauben Astronomen, dass Schwarze Löcher (oder zumindest einige Schwarze Löcher) trotz ihrer massiven Schwerkraft einen Ausfluss haben. In Henize 2-10 bewegt sich dieser Ausfluss mit etwa einer Million Meilen pro Stunde und prallt auf den Gaskokon – und wie sich herausstellt, folgen neugeborene Sterne dem Weg des Ausflusses.

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Bildnachweis: Schütte und Reines (2022).

In großen Galaxien passiert das Gegenteil: Materie, die auf das Schwarze Loch zufällt, bildet Plasmastrahlen, die die Entstehung von Sternen nicht zulassen. Aber anscheinend hat der Ausfluss im weniger massereichen Henize 2-10 genau die richtigen Eigenschaften, um die Entstehung neuer Sterne zu beschleunigen. Früher konzentrierte sich das Studium meist auf größere Galaxien, wo es mehr Beobachtungsbeweise gibt. Zwerggalaxien sind immer noch zu wenig erforscht, und nur dank Hubble konnten Forscher dies untersuchen.

„Die erstaunliche Auflösung von Hubble zeigt deutlich ein korkenzieherartiges Muster in den Geschwindigkeiten des Gases, das wir an das Modell eines präzedierenden oder wackelnden Ausflusses aus einem Schwarzen Loch anpassen können. Ein Supernova-Überrest hätte dieses Muster nicht, und so ist es effektiv unser schlagender Beweis, dass dies eine ist schwarzes Loch“, sagte Reine.

Die Rolle, die Schwarze Löcher im Universum spielen, ist eines der größten Rätsel der Astronomie, und je mehr Daten eintreffen, desto mehr sieht es so aus, als wäre dies keine einfache, sondern eine komplexe Rolle. Zum Beispiel wurde erst kürzlich gezeigt, dass Forscher erkannt haben, dass die meisten (wenn nicht alle) Galaxien eine haben Schwarzes Loch in ihrer Mitte. Je massereicher die Galaxie, desto massereicher das zentrale Schwarze Loch – oder möglicherweise umgekehrt, und die Masse des Schwarzen Lochs wirkt sich auf die Galaxie aus.

Aber wir wissen nicht wirklich, wie diese zentralen Schwarzen Löcher (oft als supermassereiche Schwarze Löcher bezeichnet) entstanden sind. Einige Forscher vermuten, dass sie sich wie „normale“ Schwarze Löcher gebildet und irgendwie immer mehr Masse angesammelt haben; andere glauben, dass sie sich nur unter besonderen Bedingungen in den frühen Stadien des Universums gebildet haben könnten; Eine weitere konkurrierende Theorie besagt, dass die „Samen“ dieser Schwarzen Löcher aus dichten Sternhaufen stammen, die durch Gravitation kollabieren. Das Schwarze Loch in Henize 2-10 könnte Hinweise auf diese Theorien geben.

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Das Schwarze Loch in der Galaxie blieb über die kosmische Zeit relativ klein und sammelte nicht viel Material an. Dies würde darauf hindeuten, dass es seit seiner Entstehung relativ unverändert geblieben ist und im Wesentlichen ein Fenster in die frühen Tage des Universums bietet.

„Die Ära der ersten Schwarzen Löcher konnten wir nicht sehen, also ist es wirklich die große Frage geworden: Woher kommen sie? Zwerggalaxien könnten eine gewisse Erinnerung an das Szenario der Aussaat von Schwarzen Löchern bewahren, die sonst an Zeit und Raum verloren gegangen wäre“, schließt Reines.

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