Im Zentrum der Milchstraße gibt es etwas wirklich Seltsames.
Die Umgebung eines supermassiven Schwarzen Lochs ist zunächst ein ziemlich seltsamer Ort, aber im Jahr 2020 fanden Astronomen sechs Objekte in der Umlaufbahn von Sagittarius A*, die mit nichts in der Galaxie vergleichbar sind. Sie sind so eigenartig, dass ihnen eine völlig neue Klasse zugeordnet wurde – das, was Astronomen G-Objekte nennen.
Die ursprünglichen beiden Objekte – G1 und G2 genannt – erregten erstmals vor fast zwei Jahrzehnten die Aufmerksamkeit der Astronomen, wobei ihre Umlaufbahnen und seltsamen Eigenschaften im Laufe der folgenden Jahre nach und nach zusammengesetzt wurden. Es schienen riesige Gaswolken mit einem Durchmesser von 100 Astronomischen Einheiten zu sein, die sich länger ausdehnten, wenn sie sich dem Schwarzen Loch näherten, mit Gas- und Staubemissionsspektren.
Aber G1 und G2 verhielten sich nicht wie Gaswolken.
„Diese Objekte sehen aus wie Gas, verhalten sich aber wie Sterne“, erklärte die Physikerin und Astronomin Andrea Ghez von der University of California in Los Angeles im Jahr 2020.
Ghez und ihre Kollegen erforschten das galaktische Zentrum seit über 20 Jahren. Basierend auf diesen Daten identifizierte ein Team von Astronomen unter der Leitung der UCLA-Astronomin Anna Ciurlo vier weitere dieser Objekte: G3, G4, G5 und G6.
(Anna Ciurlo/Tuan Do/UCLA Galactic Center Group)
Sie befinden sich auf völlig anderen Umlaufbahnen als G1 und G2 (siehe Abbildung oben); Insgesamt haben die G-Objekte Umlaufzeiten zwischen 170 und 1.600 Jahren.
Es ist unklar, um welche genau es sich handelt, aber G2s unversehrtes Auftauchen aus der Periapsis im Jahr 2014 – also dem dem Schwarzen Loch am nächsten gelegenen Punkt seiner Umlaufbahn – war, glaubt Ghez, ein wichtiger Hinweis.
„Zum Zeitpunkt der größten Annäherung hatte G2 eine wirklich seltsame Signatur“, sagte sie.
„Wir hatten es schon einmal gesehen, aber es sah nicht allzu seltsam aus, bis es sich dem Schwarzen Loch näherte und sich in die Länge zog und ein Großteil seines Gases auseinandergerissen wurde. Es war nicht mehr ein ziemlich harmloses Objekt, als es weit davon entfernt war.“ vom Schwarzen Loch zu einem Loch, das bei seiner größten Annäherung wirklich gestreckt und verzerrt war und seine äußere Hülle verlor, und jetzt wird es wieder kompakter.“
Künstlerische Darstellung von G-Objekten. (Jack Ciurlo/UCLA)
Bisher wurde angenommen, dass es sich bei G2 um eine Wolke aus Wasserstoffgas handelte, die von Sgr A* zerrissen und aufgesaugt werden würde, wodurch ein supermassereiches Akkretionsfeuerwerk für Schwarze Löcher entstehen würde. Dass nichts geschah, wurde später als „kosmisches Sprudeln“ bezeichnet.
Die Astronomen glauben, dass die Antwort in massereichen Doppelsternen liegt. Die meiste Zeit hängen diese Zwillingssterne, die in einer gegenseitigen Umlaufbahn gefangen sind, einfach nur herum und machen ihr Kumpel-Stern-Ding. Aber manchmal – genau wie bei der Kollision binärer Schwarzer Löcher – können sie ineinander übergehen und einen großen Stern bilden.
Dabei erzeugen sie eine riesige Wolke aus Staub und Gas, die den neuen Stern nach der Kollision etwa eine Million Jahre lang umgibt.
„Irgendetwas muss erhalten geblieben sein [G2] verdichtete sich und ermöglichte es ihm, seine Begegnung mit dem Schwarzen Loch zu überleben“, fügte Ciurlo hinzu. „Dies ist ein Beweis für ein stellares Objekt im Inneren von G2.“
Was ist also mit den anderen fünf? Nun, es könnte sich auch um Doppelsternverschmelzungen handeln. Die meisten Sterne im galaktischen Zentrum sind sehr massereich und die meisten von ihnen sind Doppelsterne. Und die extremen Gravitationskräfte, die um Sgr A* wirken, könnten ausreichen, um ihre binären Umlaufbahnen relativ häufig zu destabilisieren.
„Verschmelzungen von Sternen kommen im Universum möglicherweise häufiger vor, als wir dachten, und sind wahrscheinlich recht häufig“, sagte Ghez.
„Schwarze Löcher treiben möglicherweise die Verschmelzung von Doppelsternen an. Es ist möglich, dass viele der Sterne, die wir beobachtet und nicht verstanden haben, das Endprodukt von Verschmelzungen sind, die jetzt ruhig verlaufen. Wir lernen, wie sich Galaxien und Schwarze Löcher entwickeln. Der Weg „Die Wechselwirkung von Doppelsternen untereinander und mit dem Schwarzen Loch unterscheidet sich stark von der Art und Weise, wie einzelne Sterne mit anderen Einzelsternen und mit dem Schwarzen Loch interagieren.“
Es scheint, als hätten die G-Objekte viele Gemeinsamkeiten, was auch immer sie sein mögen, und die Erweiterung des Datensatzes kann nur mehr Informationen liefern, um das Rätsel zu lösen. Allerdings gibt es noch viel zu klären. Wie etwa ein mysteriöses Feuerwerk, das aus Sgr A* aufflackert und auch gesichtet wurde.
War das eine verzögerte Reaktion der Periapsis von G2? War das kosmische Sprudeln doch nicht so sprudelnd? Möglicherweise müssen wir diese seltsame kleine Ecke des Weltraums mit einem supermassiven Schwarzen Loch einfach weiter beobachten, um zu sehen, was als nächstes passiert …
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur.
Eine frühere Version dieses Artikels wurde im Dezember 2020 veröffentlicht.