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CHANDRA
Sternentstehung rund ums Schwarze Loch
von Stefan Deiters
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17. Oktober 2005

Schwarze Löcher gelten gemeinhin als Ungetüme, die alles in ihrer Umgebung verschlingen oder durch ihre gewaltige Anziehungskraft in Stücke reißen. Neue Beobachtungen des Röntgenteleskops Chandra deuten nun aber darauf hin, dass trotz dieser unwirtlichen Bedingungen hier neue Sterne entstehen können - zur Überraschung der meisten Astronomen.

Sgr A*

Chandra-Aufnahme des Zentrums unserer Milchstraße. Bei Sgr A* handelt es sich um das zentrale supermassereiche Schwarze Loch. Bild: NASA / CXC / MIT / F. K. Baganoff et al. [Großansicht und Illustration]

"Massereiche Schwarze Löcher werden normalerweise mit Zerstörung in Verbindung gebracht", erläutert Sergei Nayakshin von der Universität in Leicester, der an den Beobachtungen beteiligt war, deren Ergebnisse in der kommenden Ausgabe der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht werden. "Es ist daher ganz erstaunlich, dass dieses Schwarze Loch offenbar geholfen hat, eine neue Generation von Sternen entstehen zu lassen und sie nicht zerstört hat."

Schwarze Löcher sind Objekte mit so unvorstellbar großer Masse auf kleinstem Raum, dass ihre Anziehungskraft so gewaltig ist, dass nicht einmal Licht ihrem Einflussbereich entkommen kann. Alles, was innerhalb des so genannten Ereignishorizonts gerät, ist auf Nimmerwiedersehen verschwunden. Neue Beobachtungen mit dem Röntgenteleskop Chandra halfen jetzt den Astronomen das Rätsel der Herkunft von einer Gruppe von massereichen Sternen aufzuklären, die das zentrale Schwarze Loch der Milchstraße in einem Abstand von weniger als einem Lichtjahr umrunden.

Das zentrale Schwarze Loch unserer Milchstraße entspricht dem Objekt Sagittarius A* im Sternbild Schütze. Das Standardmodell für die Entstehung von Sternen sagt voraus, dass in solcher Nähe eines Schwarzen Lochs die Gaswolken, aus denen normalerweise Sterne entstehen, durch die gewaltigen Anziehungskräfte des nahen Schwarzen Lochs zerrissen werden und so "vor Ort" Sternentstehung unmöglich ist.

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Die Astronomen hatten daher zwei Modelle entwickelt, um die massereichen Sterne an diesem Ort zu erklären: Nach der einen Theorie könnte die Gravitationskraft einer recht dichten Scheibe aus Gas um Sagittarius A* die Gezeitenkräfte des Schwarzen Loches ausgleichen und so das Entstehen von Sternen ermöglichen.

Eine zweite Theorie lässt die Sterne in einem Sternhaufen in größerer Entfernung entstehen. Sie wandern dann ins Zentrum und bilden den beobachteten Ring aus massereichen Sternen ums Schwarze Loch. Diese These würde allerdings nicht nur die Existenz der massereichen und hellen Sterne erklären, sondern auch die Existenz von rund einer Million massearmer Sterne in und um den Ring nötig machen. Bei der ersten Theorie käme man mit deutlich weniger massearmen Sternen aus.

Nayakshin und seine Kollegen haben nun versucht, mit Chandra Beweise für die eine oder die andere Theorie zu finden: Sie verglichen dazu die Röntgenstrahlung von jungen Sternen im Orion-Nebel mit der der Sterne rund um Sagittarius A*. Ihre Analyse ergab, dass es rund um das Schwarze Loch nur etwa 10.000 massearme Sterne geben kann, die massereichen Sterne um das Schwarze Loch also "vor Ort" entstanden sein müssen.

"Wir können jetzt sagen, dass die Sterne um Sagittarius A* nicht aus einem vorüberziehenden Sternhaufen stammen, sondern tatsächlich dort entstanden sind", fasst Rashid Sunyaev vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in München und Co-Autor der Veröffentlichung, die Ergebnisse zusammen. "Es gab Vorhersagen, dass dies möglich sei, aber dies ist nun der erste Beweis für diese These. Viele Wissenschaftler sind darüber recht überrascht."

Da es im Zentrum unserer Galaxie Unmengen an Gas und Staub gibt, konnten optische Teleskope nicht für die Suche nach den massearmen Sternen verwendet werden. Röntgenstrahlen hingegen können die Gasmassen durchdringen und verraten etwa über die dort vorhandenen Sterne. "In einer der unwirtlichsten Regionen unserer Galaxie kommt es zu Sternentstehung", so Nayakshin. "Es sieht danach aus, dass Sternentstehung also weitaus robuster ist als wir bislang dachten."

Die Wissenschaftler folgern aus den Beobachtungsergebnissen, dass die "Regeln" der Sternentstehung sich in der Scheibe um ein Schwarzes Loch ändern: Da die Umgebung sich hier sehr deutlich von der normaler Sternentstehungsgebiete unterscheidet, ändert sich die Massenverteilung der entstehenden Sterne. So dürften etwa um ein Schwarzes Loch ein sehr viel höherer Anteil an massereichen Sternen entstehen als in "normalen" Sternentstehungsgebieten.

Wenn diese massereichen Sterne dann als Supernova explodieren, reichern sie die Umgebung mit schwereren Elementen wie etwa Sauerstoff an. Dies könnte erklären, warum solche Elemente in großen Mengen in den Scheiben um junge supermassereiche Schwarze Löcher gefunden wurden.

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