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Ein ganzer Schwarm Schwarzer Löcher in der Milchstraße
11. Januar 2005, Ingo Froeschmann. Ein Schwarm von 10 000 oder mehr Schwarzen Löchern könnte das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße umkreisen. Darauf deuten neue Forschungsergebnisse des Chandra-Röntgenteleskops hin. Das wäre die größte Konzentration Schwarzer Löcher in unserer Galaxie.


Bild der von Chandra gefundenen Röntgenquellen (Quelle: Chandra)
Diese relativ kleinen Löcher scheinen zusammen mit Neutronensternen über Milliarden von Jahren in das Zentrum der Galaxie gewandert zu sein. Ein derartig dichter Sternenfriedhof wurde seit Jahren vorhergesagt und die Chandra-Daten sind das bislang überzeugendste Beweismaterial. Die Daten können den Astronomen außerdem helfen zu verstehen, wie das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße wächst.

Die Entdeckung wurde im Rahmen des Beobachtungsprogramms der Region Sagittarius A* gemacht und von Michael Muno von der University of California auf einem Treffen der American Astronomical Society bekannt gegeben.

Unter den Tausenden von Röntgenquellen die in einem Abstand von 70 Lichtjahren von Sagittarius A* gefunden wurden suchten Muno und seine Kollegen nach denen, die am wahrscheinlichsten aktive Schwarze Löcher oder Neutronensterne sind, indem sie nur die hellsten Quellen auswählten die gleichzeitig große Schwankungen in ihrem Röntgenausstoß zeigten. Diese Anzeichen deuten charakterisieren Schwarze Löcher und Neutronensterne in Binärsystemen, die Masse von ihren Begleitsternen abziehen. Von den sieben Quellen, die diese Kriterien erfüllen, sind vier weniger als drei Lichtjahre von Sagittarius A* entfernt.

„Obwohl die Region um Sagittarius A* mit Sternen übervölkert ist, rechneten wir nur mit einer 20-prozentigen Chance, dass wir auch nur eine einzige binäre Röntgenquelle in der Nähe von Sagittarius A* finden würden,“ sagt Muno. „Die beobachtete hohe Konzentration dieser Quellen lässt auf eine riesige Zahl von Schwarzen Löchern und Neutronensternen schließen, die im Zentrum der Galaxie versammelt sind.

Mark Morris, Co-Autor der Studie, hatte bereits vor zehn Jahren vorausgesagt, dass ein „dynamische Reibung“ (dynamic friction) genannter Prozess stellare Schwarze Löcher zwingen würde, in das Zentrum der Galaxie zu sinken. Schwarze Löcher sind die Überbleibsel großer Sterne und haben etwa 10 Sonnenmassen. Wenn Schwarze Löcher in einer Entfernung von einigen Lichtjahren das Zentrum der Galaxie umlaufen, beeinflusst ihre Gravitation die sie umgebenden Sterne, und diese wiederum wirken auf die Schwarzen Löcher.

Das Resultat ist, dass Schwarze Löcher nach innen sinken, während die Sterne mit geringerer Masse nach Außen driften. Von der geschätzten Anzahl von Sternen und Schwarzen Löchern in der Zentralregion wurde abgeleitet, dass die dynamische Reibung einen Schwarm von 20 000 Schwarzen Löchern innerhalb von drei Lichtjahren von Sagittarius A* produziert. Ein ähnlicher Effekt gilt für Neutronensterne, aufgrund ihrer geringeren Masse jedoch weniger stark.

Sind Schwarze Löcher erst einmal in hoher Konzentration vorhanden, finden enge Begegnungen mit den dort vorhandenen normalen Sternen statt, von denen einige in Binärsystemen vorkommen. Die starke Gravitation eines Schwarzen Loches kann einen normalen Stern dazu bringen, seinen „Partner“ zu wechseln und ein Schwarzes Loch zu umkreisen. Dieser Prozess und ein ähnlicher für Neutronensterne sollte einige Hundert Binärsystemen mit Schwarzen Löchern oder Neutronensternen entstehen lassen.

„Wenn nur ein Prozent dieser Binärsysteme jedes Jahr im Röntgenbereich aktiv sind, könnten das die Quellen sein die wir gefunden haben,“ erläutert Co-Autor Eric Pfahl von der University of Virginia.

Die Schwarzen Löcher und Neutronensterne werden wahrscheinlich allmählich von dem zentralen Schwarzen Loch verschluckt, etwa eins pro eine Million Jahre. Auf diese Weise wurden vielleicht 10 000 Schwarze Löcher und Neutronensterne in einigen Milliarden Jahren verschluckt, was die Masse des galaktischen Schwarzen Loches um etwa drei Prozent erhöht. Aktuelle Schätzungen gehen von einer Gesamtmasse von 3,7 Millionen Sonnen aus.

Zur gleichen Zeit wurden Sterne mit geringerer Masse aus der Zentralregion gedrückt. Diese Vertreibung verringert die Wahrscheinlichkeit, dass normale Sterne vom galaktischen Schwarzen Loch verschluckt werden. Das könnte erklären, warum die Zentralregionen einiger Galaxien, unter anderem der Milchstraße, relative ruhig sind, obwohl sie ein massives Schwarzes Loch enthalten.
Quelle: Chandra zur Startseite...
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