Tief im Herzen unserer Galaxie lauert ein schwarzes Loch. Oder ist es? Während jetzt an der Westfront alles ruhig sein mag, gibt es möglicherweise Hinweise darauf, dass in unserem galaktischen Zentrum einst eine ziemlich beeindruckende Aktivität stattfand - Aktivitäten, die möglicherweise mehrere Kollisionsereignisse und Zusammenschlüsse von Schwarzen Löchern beinhalteten, als es sich auf einer Satellitengalaxie befand. Dank neuer Erkenntnisse von zwei Assistenzprofessoren, Kelly Holley-Bockelmann von Vanderbilt und Tamara Bogdanovic vom Georgia Institute of Technology, haben wir mehr Beweise, die auf die unglaublich aktive Vergangenheit der Milchstraße hinweisen.
"Tamara und ich hatten gerade an einer Astronomiekonferenz in Aspen, Colorado, teilgenommen, auf der mehrere dieser neuen Beobachtungen angekündigt wurden", sagte Holley-Bockelmann. „Es war Januar 2010 und ein Schneesturm hatte den Flughafen geschlossen. Wir beschlossen, ein Auto zu mieten, um nach Denver zu fahren. Als wir durch den Sturm fuhren, stellten wir die Hinweise der Konferenz zusammen und stellten fest, dass ein einziges katastrophales Ereignis - die Kollision zwischen zwei Schwarzen Löchern vor etwa 10 Millionen Jahren - alle neuen Beweise erklären könnte. “
Stellen Sie sich nun einen Nachthimmel vor, der von einem riesigen Nebel beleuchtet wird, der die Hälfte der Himmelskugel bedeckt. Dies ist kein Traum, es ist eine Realität. Diese massiven Lappen energiereicher Strahlung sind als Fermi-Blasen bekannt und bedecken eine Region von etwa 30.000 Lichtjahren auf beiden Seiten des Kerns der Milchstraße. Obwohl wir sie nicht direkt im sichtbaren Licht beobachten können, bewegen sich diese Partikel mit einer Geschwindigkeit von fast 186.000 Meilen pro Sekunde und leuchten in Röntgen- und Gammastrahlenwellenlängen.
Fulai Guo und William G. Mathews von der University of California in Santa Cruz: „Die Fermi-Blasen liefern plausible Beweise für eine kürzlich erfolgte starke AGN-Jet-Aktivität in unserer Galaxie und geben neue Einblicke in die Herkunft der Halo-CR-Population und des Kanals durch die massive Schwarze Löcher in Scheibengalaxien während ihres Wachstums Rückkopplungsenergie freisetzen. “
Unser galaktisches Zentrum beherbergt jedoch mehr als nur einige unglaubliche Blasen - hier befinden sich drei der massereichsten Gruppen junger Sterne im Reich der Milchstraße. Jede Gruppe, die als Cluster Central, Arches und Quintuplet bekannt ist, beherbergt mehrere hundert heiße, junge Sterne, die die Sonne in den Schatten stellen. Sie werden ein kurzes, helles und gewalttätiges Leben führen ... das in wenigen Millionen Jahren ausbrennt. Da sie schnell leben und jung sterben, müssen sich diese Clustersterne in den letzten Jahren während eines Ausbruchs der Sternentstehung in der Nähe des galaktischen Zentrums gebildet haben - ein weiterer Hinweis auf dieses kosmische Rätsel.
„Aufgrund ihrer hohen Masse und des scheinbar kopflastigen IWF enthalten die Galactic Center-Cluster einige der massereichsten Sterne der Galaxis. Dies ist wichtig, da massive Sterne Schlüsselbestandteile und Sonden für astrophysikalische Phänomene auf allen Größen- und Entfernungsskalen sind, von einzelnen Sternentstehungsorten wie Orion bis zum frühen Universum im Zeitalter der Reionisierung, als die ersten Sterne geboren wurden. Als Inhaltsstoffe steuern sie die dynamische und chemische Entwicklung ihrer lokalen Umgebung und einzelner Galaxien durch ihren Einfluss auf die Energie und Zusammensetzung des interstellaren Mediums. “ sagt Donald F. Figer. „Sie spielen wahrscheinlich eine wichtige Rolle in der frühen Entwicklung der ersten Galaxien, und es gibt Hinweise darauf, dass sie die Vorläufer der energiereichsten Explosionen im Universum sind, die als Gammastrahlenausbrüche angesehen werden. Als Sonden definieren sie die oberen Grenzen des Sternentstehungsprozesses und ihre Anwesenheit beendet wahrscheinlich die weitere Bildung von Sternen in der Nähe mit geringerer Masse. Sie sind auch herausragende Ausgangsprodukte von galaktischen Fusionen, Starburst-Galaxien und aktiven galaktischen Kernen. “
Um das Rätsel zu vertiefen, schauen Sie sich unser zentrales Schwarzes Loch genauer an. Es hat einen Durchmesser von ungefähr 40 Lichtsekunden und wiegt ungefähr vier Millionen Sonnenmassen. Nach unserem Kenntnisstand sollte dies zu intensiven Gravitationsfluten führen - solchen, die die Umgebung ansaugen sollten. Wie kommt es also, dass Astronomen Gruppen neuer, heller Sterne entdeckt haben, die näher als drei Lichtjahre vom Ereignishorizont entfernt sind? Natürlich könnten sie auf dem Weg in die Vergessenheit sein, aber die Daten zeigen, dass sich diese Sterne dort gebildet zu haben scheinen. Das ist eine ziemliche Leistung, wenn man bedenkt, dass eine Molekülwolke 10.000-mal dichter sein müsste als die in unserem galaktischen Zentrum! Sollte es dort nicht auch alte Sterne geben? Die Antwort lautet: Ja, es sollte… aber es gibt weit weniger als das, was wir beobachten können und was aktuelle theoretische Modelle vorhersagen.
Holley-Bockelmann wollte das Problem nicht ruhen lassen. Als sie nach Hause zurückkehrte, nahm sie die Hilfe des Vanderbilt-Studenten Meagan Lang in Anspruch, um das Rätsel zu lösen. Dann rekrutierten sie Pau Amaro-Seoane vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Deutschland, Alberto Sesana vom Institut de Ciències de l'Espai in Spanien und Vanderbilt-Forschungsassistent Professor Manodeep Sinha, um zu helfen. Mit so vielen klugen Köpfen, um dieses Rätsel zu lösen, kamen sie bald zu einer plausiblen Erklärung - einer, die Beobachtungen entspricht und überprüfbare Vorhersagen ermöglicht.
Nach ihrer Theorie begann eine Milchstraßen-Satellitengalaxie in Richtung unseres Kerns zu wandern. Als es mit unserer Galaxie verschmolz, wurde seine Masse weggerissen, so dass nur sein Schwarzes Loch und eine kleine Ansammlung schwerkraftgebundener Sterne übrig blieben. Nach mehreren Millionen Jahren erreichte dieses „Überbleibsel“ schließlich das galaktische Zentrum und die Schwarzen Löcher verschmolzen. Als das kleinere Schwarze Loch um das größere herumwirbelte, pflügte es riesige Furchen aus Gas und Staub auf, drückte es in das größere Schwarze Loch und erzeugte die Fermi-Blasen. Die duellierenden Gravitationskräfte waren nicht sanft ... diese intensiven Gezeiten waren durchaus in der Lage, die den Kern umgebenden Molekülwolken auf die Dichte zu komprimieren, die für die Erzeugung frischer, junger Sterne erforderlich ist. Vielleicht die sehr jungen Sterne, die wir jetzt im galaktischen Zentrum beobachten?
Das Bild enthält jedoch mehr, als man denkt. Das gleiche Pflügen des kosmischen Rasens hätte auch vorhandene ältere Sterne aus der Nähe des massiven zentralen Schwarzen Lochs vertrieben. Es ist eine Szene, die zu aktuellen Modellen passt, in denen eine Fusion von Schwarzen Löchern mit hoher Geschwindigkeit Sterne in die Galaxie schleudert ... eine Szene, die zur Beobachtung eines Mangels an alten Sternen an den Grenzen unseres supermassiven Schwarzen Lochs passt.
"Die Anziehungskraft des Schwarzen Lochs der Satellitengalaxie hätte fast 1.000 Sterne aus dem galaktischen Zentrum herausschneiden können", sagte Bogdanovic. "Diese Sterne sollten immer noch durch den Weltraum rasen, ungefähr 10.000 Lichtjahre von ihren ursprünglichen Umlaufbahnen entfernt."
Kann irgendetwas davon bewiesen werden? Die Antwort ist ja. Dank groß angelegter Vermessungen wie der Sloan Digital Sky Survey sollten wir in der Lage sein, Sterne zu lokalisieren, die sich mit einer höheren Geschwindigkeit bewegen als Sterne, die keiner ähnlichen Wechselwirkung ausgesetzt waren. Wenn Astronomen wie Holley-Bockelmann und Bogdanovic die harten Beweise betrachten, werden sie wahrscheinlich eine glaubwürdige Anzahl von Hochgeschwindigkeitssternen entdecken, die ihr Milchstraßen-Fusionsmodell validieren werden.
Oder blasen sie nur Blasen?
