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SUPERMASSEREICHE SCHWARZE LÖCHER
Wachstum durch Verschlucken von Sternen?
von Stefan Deiters
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11. April 2012

In den Zentren der meisten Galaxien verbergen sich nach Ansicht der Astronomen supermassereiche Schwarze Löcher mit der Millionen- bis Milliardenfachen Masse unserer Sonne. Doch wie konnten diese Schwerkraftfallen auf diese enorme Größe anwachsen? Amerikanische Astronomen lieferten nun eine mögliche Antwort: Die Schwarzen Löcher verschlucken regelmäßig Sterne aus Doppelsternsystemen.

Schwarzes Loch

Das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße (unten links) kann Doppelsterne trennen, einen Partner einfangen (blau) und den anderen ins All katapultieren (gelb). Bild: Ben Bromley, University of Utah

Über die Ursachen für das Wachstum der supermassereichen Schwarzen Löcher, die Astronomen in den Zentren der meisten Galaxien vermuten, gibt es mehrere Theorien: So glauben manche, dass die gewaltigen Schwerkraftfallen bereits bei ihrer Entstehung diese Größe hatten. Andere halten es hingegen für wahrscheinlicher, dass die supermassereichen Schwarzen Löcher gewaltige Gasmengen verschlungen haben und dadurch auf ihre heutige Größe angewachsen sind. Auch die Verschmelzung von mehreren mittelgroßen Schwarzen Löchern - etwa nach einer Galaxienkollision - wird als denkbares Szenario erwogen.

Eine neue Untersuchung von Astronomen der University of Utah und des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) liefert nun eine weitere Erklärung für das Wachstum der Schwerkraftfallen: Supermassereiche Schwarze Löcher könnten wachsen, indem sie die Partner eines Doppelsternsystems zunächst trennen, den einen Stern ins All katapultieren und den anderen dann verschlingen. Der ins All geschleuderte Stern würde zu einem Hochgeschwindigkeits-Stern, von denen man in den vergangenen Jahren tatsächlich einige entdeckt hat. Erst kürzlich spekulierten Astronomen darüber, dass auf diese Weise auch "Hochgeschwindigkeits-Planeten" entstehen könnten (astronews.com berichtete).

"Schwarze Löcher sind sehr effiziente Esser", erläutert Scott Kenyon vom CfA. "Sie können ihre Masse in weniger als einer Milliarde Jahre verdoppeln. Das mag uns sehr langsam erscheinen, doch betrachtet man die gesamte Entwicklung einer Galaxie, ist dies sehr schnell." Das Ergebnis der jetzt in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal Letters vorgestellten Untersuchung fasst Erstautor Benjamin Bromley von der University of Utah so zusammen: "Ich glaube, dass wir hier den wichtigsten Prozess für das Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher vor uns haben."

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Mit ihrer Arbeit betrachten die Astronomen einen bislang offenbar vernachlässigten Aspekt bei der Erforschung von Hochgeschwindigkeits-Sternen: Wenn diese nämlich, wie allgemein angenommen wird, durch die Trennung von Doppelsternsystemen in der Nähe des supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum von Galaxien entstehen, wird dabei nicht nur ein Stern ins All katapultiert, sondern der andere gleichzeitig in einen engen Orbit um das Schwarze Loch eingefangen. Dieser Stern dürfte dann - früher oder später - von der Schwerkraftfalle verschluckt werden.

"Wir haben die Anzahl der beobachteten Hochgeschwindigkeits-Sterne mit anderen Hinweisen kombiniert und so errechnen können, dass die sich ergebende Rate der engen Begegnungen von Doppelsternsystemen mit dem supermassereichen Schwarzen Loch der Milchstraße bedeuten würde, dass der größte Teil von dessen Masse aus Doppelsternsystemen stammt", erläutert Bromley. "Auch für supermassereiche Schwarze Löcher in anderen Galaxien haben wir diese Wechselwirkungen abgeschätzt. Das Ergebnis ist, dass auch diese auf die gleiche Weise um mehrere Milliarden Sonnenmassen anwachsen können." Astronomen vermuten, dass ungefähr die Hälfte aller Sterne in Galaxien Teil eines Doppelsternsystems sind.

Nach Berechnungen der Wissenschaftler muss sich die Masse des zentralen Schwarzen Lochs der Milchstraße in den vergangenen fünf bis zehn Milliarden Jahren durch das Verschlingen von Partnern von Doppelsternsystemen verdoppelt bis vervierfacht haben. "Wenn wir uns Beobachtungen des Milchstraßenzentrums mit seiner großen Ansammlung von Sternen anschauen, wird deutlich, dass es nicht unwahrscheinlich ist, dass ein großer Teil der Masse des Schwarzen Lochs von auseinandergerissenen Doppelsternsystemen stammt", so Bromley.

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siehe auch
Simulation: Rasen Planeten durch die Milchstraße? - 23. März 2012
Hubble: Weltraumteleskop entdeckt rasende Sterne - 12. Januar 2009
Sterne: Aus der Milchstraße katapultiert - 31. Januar 2006
VLT: Stern mit Rekordgeschwindigkeit entdeckt - 13. November 2005
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