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XMM-NEWTON
Das turbulente Zentrum der Milchstraße
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik
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24. August 2015

Ein internationales Team von Astronomen hat mithilfe von Beobachtungen des ESA-Röntgenteleskops XMM-Newton und durch die Auswertung von Archivmaterial die Region rund um das zentrale supermassereiche Schwarze Loch der Milchstraße detailliert unter die Lupe genommen. Das Schwarze Loch sorgt, zusammen mit massereichen Sternen, hier offenbar für erhebliche Turbulenzen. 

Zentrum der Milchstraße

Breitbandiges Röntgen-Mosaikbild, zusammengesetzt aus mehr als hundert einzelnen XMM-Newton Beobachtungen innerhalb des Blickwinkels von einem Grad im Zentrum der Milchstraße. Bild:  ESA/XMM-Newton / G. Ponti et al. 2015 [Großansicht]

Die Untersuchung der Röntgenstrahlung aus dem galaktischen Zentrum ist von herausragender Bedeutung für die Astronomie. Eines der ersten großen Projekte, das vom Röntgensatelliten XMM-Newton direkt nach dem Start durchgeführt wurde, war daher eine detaillierte Kartierung des galaktischen Zentrums.

Vor kurzem führte ein Team unter der Leitung von Wissenschaftlern des Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) eine erneute Durchmusterung mit XMM-Newton durch und verknüpfte diese Beobachtungen mit allen bisherigen Archivdaten, um so die bisher besten Karten für sowohl die Kontinuums- als auch die Linienemission im Röntgenbereich zu erhalten.

Damit war das Team in der Lage, die Auswirkungen von spektakulären Ereignissen, die große Mengen an Energie freigesetzt haben, im Detail zu erforschen. Dies lieferte auch neue Hinweise darauf, welche Auswirkungen riesige Röntgenstrahlen-emittierenden Plasmablasen mit Dutzenden Lichtjahren Durchmesser auf ihre Umwelt haben. Diese Blasen in der Mitte der Milchstraße beinhalten insbesondere riesige Hohlräume in Gas, Staub und kühlerem Plasma.

Einer der aufschlussreichsten Hinweise auf den "Schuldigen" auf den Röntgenbildern sind zwei bipolare "Flügel", die Dutzende von Lichtjahren oberhalb und unterhalb der galaktischen Ebene hinausragen und auf das supermassereiche Schwarze Loch zentriert sind. Frühere Indizien hatten bereits auf das Schwarze Loch hingedeutet, dank der neuen Beobachtungen konnte man es aber - zusammen mit massereichen Sternen in dieser Region - praktisch auf frischer Tat ertappen.

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Die Quellen an Materie und Energie, die für diese bipolaren Flügel aus heißem, Röntgen-strahlendem Gas notwendig sind, müssen entweder Abflüsse sein, die sehr nahe vom Ereignishorizont des supermassereichen Schwarzen Lochs abgehen, Winde von massereichen Sternen in der Umlaufbahn um das Loch oder katastrophale Ereignisse, die mit dem Tod von massereichen Sternen in seiner Nähe in Zusammenhang stehen.

Das Team entdeckte außerdem die "Fingerabdrücke" von warmem Plasma in den Außenbereichen der erfassten, mehrere Hunderte Lichtjahre durchmessenden Region. Dies deutet darauf hin, dass die turbulenten Ereignisse im Zentrum der Milchstraße Auswirkungen haben, die weit über diese zentrale Region hinausgehen.

Das neu entdeckte Plasma könnte mit einer Art inhomogener heißer "Atmosphäre" aus heißem Gas zusammenhängen, die die zentralen Regionen der Galaxie durchdringt und vielleicht durch (kontinuierliche oder episodische) Abflüsse von Masse und Energie aus dem Milchstraßenkern gespeist wird. Ähnliche Strukturen werden gelegentlich in den Zentren anderer Galaxien beobachtet. Doch dank der Nähe des Milchstraßenzentrums können die XMM-Newton-Karten dieses Phänomen hervorragend im Detail darstellen.

Außerdem wurde eine weitere große Störung in dieser turbulenten Region entdeckt: einige "Superblasen", riesige Hohlräume mit vielen Lichtjahren Durchmesser aus heißem Plasma, das weiche Röntgenstrahlung emittiert. Eine einzelne solche Region enthält eine Energiemenge von mindestens 1051 erg. Das entspricht etwa der Gesamtenergie der Sonne, die sie im Laufe ihrer zehn Milliarden Jahre Lebensdauer emittiert.

Die Daten zeigen, dass diese riesige Struktur in den letzten zehntausend Jahren durch starke Winde von den massereichsten Sternen des spektakulären Quintuplet-Sternhaufens und katastrophale Ereignisse wie Explosionen massereicher Sterne praktisch "aufgeblasen" wurde. Die Freisetzung von derartig großen Mengen an Energie hat tiefgreifende Auswirkungen auf die Entwicklung der interstellaren Materie im galaktischen Zentrum.

Damit haben die Wissenschaftler - während die energiereichen Geschehnisse weiterhin rekonstruiert werden - mit diesen neuen Röntgenbildern schon eine viel klarere Vorstellung davon, was in den letzten paar Milliarden Jahren passiert sein dürfte - und wie sich unsere Milchstraße auch in Zukunft weiterentwickeln könnte. Eines ist klar: die Turbulenzen in der Nachbarschaft des galaktischen Zentrums werden zweifellos auch in Zukunft weiterhin andauern.

Über ihre Ergebnisse berichten die Astronomen jetzt in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

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siehe auch
VLT: Die Gaswolken im Zentrum der Milchstraße - 25. November 2014
Swift: Aktivität im Zentrum der Milchstraße - 14. Januar 2014
Gaswolke im Milchstraßenzentrum: Zerrissen vom supermassereichen Schwarzen Loch - 17. Juli 2013
Milchstraßenzentrum: Gaswolke nähert sich Schwarzem Loch - 14. Dezember 2011
VLT: Rasender Stern um das zentrale Schwarze Loch - 21. Oktober 2002
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
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