Die hohe Konzentration riesiger junger Sterne im Zentrum der Milchstraße gibt Astronomen seit langem Rätsel auf. Wegen
Junge Sterne um ein supermassereiches Schwarzes Loch
Riesige junge Sterne im Zentrum der MilchstraßeSie bewegen sich in engen Umlaufbahnen um ein supermassereiches Schwarzes Loch. Eine im Jahr 2000 durchgeführte Studie ergab, dass sich die meisten von ihnen im gleichen Uhrzeigersinn um Schütze A* bewegen.
Weitere Analyse einer Stichprobe von 13 Sternen,innerhalb von 0,4 Parsec (1,3 Lichtjahre) vom galaktischen Zentrum entfernt, entdeckte ein ungewöhnliches Merkmal: 10 von ihnen liegen innerhalb einer dünnen Scheibe, die relativ zur galaktischen Ebene geneigt ist. Später schlugen Wissenschaftler das Vorhandensein einer zweiten Scheibe vor, die ebenfalls aus jungen Sternen besteht, aber eine etwas andere Neigung zur Ebene der Galaxie aufweist.
Bisher war nicht bekannt, wie die Sterne das könnenForm so nah an einem schwarzen Loch. In so geringer Entfernung müssen alle Objekte starken Gezeitenkräften ausgesetzt sein: Ein sehr starkes und inhomogenes Gravitationsfeld eines Schwarzen Lochs dehnt Objekte in der Nähe aus. Dieses Phänomen wird Spaghettifizierung genannt. Oft führt es zum Tod bereits gebildeter Sterne. Materieklumpen können unter solchen Bedingungen einfach nicht zusammenkommen, um eine thermonukleare Reaktion zu starten.
Künstlerische Illustration eines Sterns, der sich ausdehnt, wenn er sich dem Ereignishorizont des Schwarzen Lochs zu nahe nähert. Bild: ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser
Welche Hypothesen erklären dieses Phänomen?
Es sind zwei separate Sternplatten erforderlicheinzelne Episoden der Sternentstehung. Zwischen ihnen könnten etwa eine Million Jahre vergehen. Die Forscher schlugen mehrere Modelle für den Ursprung dieser Sterne vor, die in zwei Typen unterteilt werden können: Bildung an Ort und Stelle oder Migration nach Bildung in einem entfernten Haufen.
Erstens als Folge der GezeitenzerstörungMolekülwolke könnte eine Akkretionsscheibe bilden. Ein solcher Prozess führt zur Bildung einer feinen Struktur mit einem Durchmesser von etwa dem 100.000-fachen der Größe der Sonne. Unter dem Einfluss ihrer eigenen Schwerkraft könnte eine solche Scheibe theoretisch in mehrere Sterne zersplittern. Ähnliche Prozesse können auch zur Kollision mehrerer Molekülwolken führen.
Zweitens könnten sich diese Sterne in gebildet habenein massiver Cluster, der weit genug entfernt ist, um Gezeitenstörungen zu vermeiden. Danach können sie durch dynamische Prozesse ins Zentrum der Galaxie wandern.
Beide Optionen sind plausibel. Aber um Scheiben zu bilden, die in verschiedenen Winkeln zur Ebene der Galaxie geneigt sind, sind komplexe dynamische Prozesse erforderlich.
Welche Alternative schlugen die Astrophysiker vor?
Künstlerische Darstellung eines Ausbruchs von Gezeitenstörungen. Bild: ESA/C. Carreau
Forscher der Universitäten Stony Brook und Monash haben vorgeschlagen, dass die Zerstörung eines Sterns durch die Gezeitenkräfte eines supermassereichen Schwarzen Lochs die Voraussetzungen für die Entstehung neuer Sterne schafft.
In seltenen Fällen, wenn ein Stern einbrichtAls Teil eines Schwarzen Lochs stößt es einen Materiestrahl aus, erklären Wissenschaftler. Der diesen Strahl umgebende Gaskokon dehnt sich senkrecht zum Strahl aus. Es komprimiert das umgebende Gas und erzeugt so genügend Druck, dass die Gasklumpen den Gezeitenzug des Schwarzen Lochs überwinden und neue Sterne bilden können.
Während der sich ausdehnende Kokon stimuliertDa die Sternentstehung senkrecht zum Strahl verläuft, erzeugt der Strahl selbst einen Kegel aus überhitztem Gas, der die Sternentstehung auf seiner gesamten Länge unterdrückt. Simulationen haben gezeigt, dass die Kombination dieser Faktoren zur Sternentstehung in der dünnen Scheibe führt, wobei die Ausrichtung der Scheibe mit der Umlaufbahn des kollabierten Sterns zusammenhängt.
Modellierung der Entstehung von Sternen aus einem Kokon, der nach einem Ausbruch einer Gezeitenstörung entstanden ist. Bild: Rosalba Perna, Evgeni Grishin, The Astrophysical Journal Letters
Forscher stellen fest, dass diese Methode die Bildung von Scheiben aus mehreren Sternen gewährleistet, die in einem zufälligen Winkel zur galaktischen Ebene der Scheiben geneigt sind.
Wie oft kommt das vor?
Das supermassereiche Schwarze Loch in der Milchstraße verursachtGezeitenstörungen eines Sterns alle 10.000–100.000 Jahre und Gezeitenstörungen treten alle 1–10 Millionen Jahre auf. Da diese Methode jedoch zur Bildung massereicher Sterne führt, sollten die Scheiben schnell verschwinden, und die durch Gezeitenzerstörung entstandenen Sterne werden nur wenige Millionen Jahre leben.
Dieses Modell erklärt auch die ungewöhnliche AnordnungSternscheiben und die Tatsache, dass bisher nur zwei von ihnen gefunden wurden. Alle anderen sind einfach schon zusammengebrochen, glauben Wissenschaftler. Obwohl die Hypothese weiterer experimenteller Überprüfung bedarf, ist sie bei weitem die einfachste Erklärung für die Beobachtungen.
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Titelseite: Zusammengesetztes Bild des Zentrums der Milchstraße, aufgenommen bei verschiedenen Wellenlängen. Bild: NASA, ESA, SSC, CXC und STScI