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| In den Fängen des schwarzen Lochs |
| Gaswolke passiert das Massemonster im Herzen der Milchstrasse |
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Aktuelle Beobachtungen des galaktischen Zentrums zeigen, dass Teile der im Jahr 2011 entdeckten Gaswolke bereits um das schwarze Loch herum geflogen sind. Die Gezeitenkräfte dieser Schwerkraftfalle im Herzen der Milchstrasse haben die Wolke weiter auseinander gezogen; ihr vorderer Teil bewegt sich nun etwa 500 Kilometer pro Sekunde schneller als der hintere.
Diese Daten bestätigen frühere Prognosen: Die Wolke kommt dem schwarzen Loch im Lauf des nächsten Jahres so nahe, dass sie komplett zerrissen werden wird.
Mit den neuen detaillierten Beobachtungen erhalten die Astronomen des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik nun auch Hinweise über die Herkunft der Gaswolke - so wird es immer unwahrscheinlicher, dass sie von einem schwach leuchtenden Stern stammt, der sich in ihrem Innern verbirgt.
Im Jahr 2011 entdeckten die Max-Planck-Astronomen eine Gaswolke, die auf einer nahezu radialen Umlaufbahn in Richtung des schwarzen Lochs im Herzen der Milchstrasse fällt.
Neue, sehr empfindliche Daten wurden nun im April 2013 mit dem SINFONI-Instrument am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) aufgenommen und zeigen, dass ein Teil der Wolke seine grösste Annäherung an das schwarze Loch bereits hinter sich hat.
Wenn das Gas am schwarzen Loch vorbei fliegt, kehrt es seine Geschwindigkeit um. Die Emission von diesem Teil der Wolke erscheint daher aufgrund des Dopplereffekts nicht in den roten Bereich des Spektrums verschoben wie die Strahlung vom Rest der Wolke, sondern in den blauen.
"Das ionisierte Gas an der Spitze der Wolke ist nun über eine Strecke von mehr als 150 Lichtstunden, etwa 160 Milliarden Kilometer, verteilt. Es erstreckt sich um das Perizentrum der Umlaufbahn um das schwarze Loch", sagt Stefan Gillessen vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, der das Beobachtungsteam leitet.
"Die grösste Annäherung beträgt dabei nur etwa 25 Lichtstunden - oder etwas mehr als 25 Milliarden Kilometer." Dabei dürfe man sich das Passieren des Perizentrums, dem Bahnpunkt mit dem geringsten Abstand zum schwarzen Loch, aber nicht als ein singuläres Ereignis vorstellen: Es sei vielmehr ein Prozess, der sich über einen Zeitraum von mindestens einem Jahr erstreckt.
Frühere Schätzungen für die Umlaufbahn der Gaswolke hatten den nominalen Perizentrum-Durchgang für dieses Jahr vorhergesagt, während die neue Analyse eher einen Termin Anfang 2014 bevorzugt - ein Unterschied, der weniger als die Dauer des Ereignisses beträgt. Zusätzlich zu den aktuellen Beobachtungen analysierte das Team auch erneut Archivdaten der Wolke und erhielt auf diese Weise eine bessere Vermessung ihrer Umlaufbahn.
Die schnellsten Komponenten bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von 3000 Kilometer pro Sekunde (oder etwa zehn Millionen Kilometer pro Stunde), während der hellste Teil des Kopfes etwa 2180 Kilometer in der Stunde schnell ist. Am hinteren Ende scheint es einen weiteren Teil zu geben, der sich viel langsamer bewegt - mit Tempo 700 Kilometer pro Sekunde -, der aber auf derselben Umlaufbahn zu sein scheint.
"Die aufregendste Entdeckung für uns ist die Strahlung mit einer blau-verschobenen Geschwindigkeit von 3000 Kilometern pro Sekunde entlang der Bahn", sagt Stefan Gillessen. "Das bedeutet, dass ein Teil der Wolke bereits die grösste Annäherung an das schwarze Loch hinter sich hat." Dies könne auch Auswirkungen auf die Modelle für die Umlaufbahn der Gaswolke haben, da der hellste Teil des Kopfes möglicherweise nicht mehr vergleichbar sei mit jenem im Jahr 2012.
Messungen der Radialgeschwindigkeit scheinen diesen Verdacht zu bestätigen: Die Erhöhung der Geschwindigkeit ist geringer als erwartet, da die schnellsten Teilbereiche bereits auf die andere Seite des schwarzen Loch gerast sind und somit nicht mehr zu der Geschwindigkeit des noch rot-verschobenen Teils beitragen.
Rätselhafte Herkunft der Gaswolke
Die neuen Daten werfen auch Licht auf die rätselhafte Herkunft der Gaswolke. Es wurden verschiedenste Optionen vorgeschlagen: Etwa eine Kollision zwischen Sternwinden und dem interstellaren Gas oder ein möglicher Plasmajet aus dem galaktischen Zentrum; oder auch ein schwacher Stern, der zunehmend Gas verliert.
Auch wenn die Kompaktheit der Gaswolke für diese Szenarien überrascht, scheint die Form der Gezeitenkräfte gegen Modelle mit einem stellaren Kern zu sprechen, der ständig neues Gas liefern würde. Stattdessen scheint die Orientierung der Umlaufbahn einen Ursprung in der Scheibe von jungen, massereichen Sternen um das schwarze Loch weiter aussen zu begünstigen.
Mit vielen weiteren Beobachtungskampagnen wollen Astronomen die Region um das galaktische Zentrum in den nächsten Monaten intensiv überwachen. Das sollte genügend Daten bringen, um nicht nur weitere Parameter der Gaswolke einzuschränken, sondern auch interessante Informationen über die Umgebung des schwarzen Lochs liefern. Die zunehmende Ausbreitung und die damit abnehmende Flächenhelligkeit des Gases wird eine solche Beobachtung jedoch erschweren, denn die Gaswolke wird immer weiter verblassen, während sie das schwarze Loch passiert.
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| Quelle:
Max-Planck-Institut MPI für Astrophysik und MPI für extraterrestrische Physik, Juli 2013, Autoren: HAE / HOR |
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| Schwarzes Loch
Supermassereicher Raum im Zentrum einer Galaxie.
Um Schwarze Löcher herum bewegen sich Gaswolken. Wenn das Gas am schwarzen Loch vorbei fliegt, kehrt es seine Bewegungsrichtung um.
Die ersten superschweren Schwarzen Löcher sind kurz nach dem Urknall entstanden. Die superschweren Schwarzen Löcher haben sich vor 13 Milliarden Jahren durch die Kollision von Galaxien gebildet.
Riesige Galaxien und supermassive Schwarze Löcher entstehen schnell. Kleine Galaxien dagegen - wie z.B. unsere eigene Galaxie, die Milchstrasse, und ihr vergleichsweise kleines Schwarze Loch im Zentrum - sind langsamer entstanden. Dieses ist mit etwa 1 Million Sonnenmassen deutlich kleiner als die 1 Milliarde Sonnenmassen, welche die simulierten Schwarzen Löcher wiegen. |
Supernova (Mrz: Supernovae)
Explosion eines Sterns am Ende seiner Lebenszeit.
Innerhalb weniger Tage blähen sie sich um ein Vielfaches auf und schleudern einen Grossteil ihrer Materie ins Universum. Solche Phänomene sind oft nur während wenigen Monaten sichtbar und verblassen danach sehr stark. Supernovae emittieren ultraviolettes Licht
Die Materie, aus der die Erde besteht, entstand vor Milliarden von Jahren in einer Supernova und wurde dann bei der Explosion in den Weltraum geschleudert. |
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Spiralgalaxien
Das
Bild zeigt zwei Spiralgalaxien, links die grössere (NGC 2207) und
rechts die kleinere (IC 2163). Die unvorstellbar starken Gravitationskräfte
von NGC 2207 verändern deutlich die Gestalt von IC 2163. In Milliarden
von Jahren werden diese beiden Galaxien eins sein. Die Aufnahme stammt
vom Hubble-Space-Teleskop. (Bild: NASA) |
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| Der Himmel wie Planck ihn sieht |
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Der ESA-Satellit Planck kartiert das Universum. Am Ende seiner Mission im Jahr 2012 hat der Satellit den Himmel insgesamt viermal vollständig abgetastet. Der erste komplette Datensatz der kosmischen Mikrowellen- Hintergrundstrahlung steht ab 2012 zur Verfügung stehen.
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