21. Juli 2008

Sternentanz ums Schwarze Loch Sternentanz ums Schwarze Loch

Bonner Astronomen erklären die Herkunft junger Sterne im Zentrum der Galaxis

Astronomen der Universität Bonn haben die Herkunft einer Klasse junger Sterne aufgeklärt, die dem Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße besonders nahe sind. Computersimulationen halfen, das Rätsel um ihre Entstehung zu lösen. Die Forscher vom Argelander-Institut für Astronomie haben jetzt ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift "Astrophysical Journal Letters" (Preprint siehe: http://arxiv.org/abs/0807.2239) veröffentlicht.

Bild Sternentanz ums Schwarze Loch
Bild Sternentanz ums Schwarze Loch © Universität Bonn

Das Zentrum der Milchstraße ist ein Ort der Extreme: Dort befindet sich ein Schwarzes Loch, um das auf engstem Raum mehr Sterne kreisen als irgendwo sonst in der Galaxis. Besonders nah ist ihm eine Gruppe junger Sterne, die so genannten S-Sterne. Ihre Herkunft war den Astronomen bislang schleierhaft. Die enorme Anziehungskraft des Schwarzen Lochs lässt die Entstehung von Sternen in so geringer Entfernung nämlich eigentlich nicht zu.

Die S-Sterne kreisen in einer Entfernung von gerade einmal einem zehntel Lichtjahr um das Zentrum der Galaxis " ein Katzensprung für astronomische Verhältnisse. Das Schwarze Loch ist fast vier Millionen mal so schwer wie die Sonne. In seiner Umgebung befinden sich auch außergewöhnlich viele junge, massereiche Sterne. Astronomen haben etwa zwanzig junge Sterne entdeckt, die mit typischen Geschwindigkeiten von mehreren Millionen Kilometern pro Stunde um das Schwarze Loch herum rasen. Weiter entfernt vom Schwarzen Loch machten die Astronomen zwei Ringe aus jungen Sternen aus, die wahrscheinlich aus Gaswolken entstanden sind, die ins Zentrum der Milchstraße gefallen waren.

Per Computersimulationen gelang es nun dem Diplom-Mathematiker Ulf Löckmann erstmals, eine Verbindung zwischen den Sternen in den Ringen und den S-Sternen herzustellen und zu zeigen, wie Sterne aus den Ringen in die Nähe des Schwarzen Lochs gelangen. Löckmann gehört zur Arbeitsgruppe von Heisenbergstipendiat Priv.-Doz. Dr. Holger Baumgardt und Professor Dr. Pavel Kroupa.

Kräftemessen am Schwarzen Loch

Die Interaktion der beiden Ringe spielt dabei eine entscheidende Rolle: Aufgrund der Schwerkraft verbiegen sie sich gegenseitig. Dabei werden zahlreiche Sterne auf Bahnen gebracht, auf denen sie dem Schwarzen Loch äußerst nahe kommen. Zwar übersteht ein einzelner Stern solche nahen Begegnungen unbeschadet, aber viele Sterne entstehen nicht einzeln sondern in Doppelsternen. Kommen diese dem Schwarzen Loch sehr nahe, wird die Gezeitenkraft des Schwarzen Lochs größer als die Schwerkraft, die den Doppelstern zusammenhält " so wird das Paar getrennt und ein Stern mit bis zu zehn Millionen Stundenkilometern aus dem Zentrum der Galaxis heraus geschossen. Er verlässt nach einigen zehn Millionen Jahren die Milchstraße und erlischt irgendwann in der Einsamkeit des Kosmos. Der andere Stern bleibt auf einer sehr engen Bahn um das Schwarze Loch zurück, auf der er es in wenigen Jahren umrundet: Ein neuer S-Stern ist entstanden.

Die Berechnungen der Flugbahnen wurden auf einem Supercomputer des Argelander-Instituts der Universität Bonn durchgeführt. Dabei kam ein Rechenprogramm für supermassive Schwarze Löcher zum Einsatz, das die Astronomen völlig neu entwickelt haben.


Kontakt:
Prof. Dr. Pavel Kroupa, Dr. Holger Baumgardt, Ulf Löckmann
Argelander-Institut für Astronomie (AIfA) der Universität Bonn
Telefon: 0228/73-3649 und -6790 und 0177/9566127
E-Mail: uloeck@astro.uni-bonn.de, holger@astro.uni-bonn.de, pavel@astro.uni-bonn.de




Weiterführende Informationen:

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Animation der Erzeugung eines S-Sterns (ca. 6 MB)



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Die Arbeitsgruppe (v.l.n.r.): Ulf Löckmann, Dr. Holger Baumgardt und Prof. Dr. Pavel Kroupa. Foto: Uni Bonn




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