von Radiowellen im Zentrum unserer Milchstraße.
Sagittarius A* (gesprochen: Sagittarius A Stern; abgekürzt: Sgr A*; eine Region im Sternbild Schütze) ist eine Quelle von Radiowellen im Zentrum der Milchstraße.
Nach derzeitigem radioastronomischen Forschungsstand handelt es sich dabei um ein supermassereiches Schwarzes Loch von rund 4,3 Millionen Sonnenmassen[3], das ca. 26.670 Lichtjahre von der Erde entfernt ist.
Der Durchmesser seines Ereignishorizonts entspricht mit 22 Mio. km etwa 20 % der Bahn des Merkurs um die Sonne.
Mit der Entdeckung der Fermi-Blasen im Jahr 2010 und ihrem möglichem Pendant im Röntgenlicht, den 'eROSITA-Blasen'[6] in 2019 ergeben sich Hinweise darauf, dass Sagittarius A* vor langer Zeit aktiv war und die Milchstraße somit eine aktive Galaxie gewesen sein könnte.
Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Bei der systematischen Untersuchung einer Störung einer Transatlantik-Funkverbindung fand Karl Jansky im Jahr 1932 im Sternbild Schütze (lat. Sagittarius) eine starke Radioquelle.[7] Am 13. und 15. Februar 1974 entdeckten die Astronomen Bruce Balick und Robert Hanbury Brown mit Hilfe des Interferometers am National Radio Astronomy Observatory dort Sagittarius A*.[8] Der Asterisk „*“ wurde von Robert Brown dem lateinischen Namen des Sternbilds Schütze analog zur Notation angeregter Zustände in der Atomphysik hinzugefügt. Er vermutete, die Radioquelle rege ihre Umgebung zur Aussendung von Strahlung an.[9] Der Name hatte Bestand, auch wenn sich die Vermutung Browns als falsch herausstellte.[10]
Die Entdeckung des supermassereichen Schwarzen Lochs in dieser Region gelang unabhängig Teams um Andrea Ghez am Keck-Observatorium und Reinhard Genzel[11] am La-Silla-Observatorium und Very Large Telescope in mehrjährigen Beobachtungsreihen ab den 1990er-Jahren. Beide erhielten für diese Entdeckung 2020 den Nobelpreis für Physik.
Das Event Horizon Telescope (EHT) stellte im April 2019 zwei Jahre zuvor gemachte Aufnahmen des supermassiven Schwarzen Lochs in M 87 vor, die dessen Schatten zeigen. Entsprechende Bilder von Sagittarius A* mit dem EHT sind in Bearbeitung.[12] 2019 veröffentlichte Bilder mit einer weltweiten Zusammenschaltung von Radioteleskopen einschließlich ALMA im Global Millimeter VLBI Array (GMVA), das bei 3,5 mm Wellenlänge beobachtete, zeigen eine leuchtende Scheibe und noch keinen Schatten wie bei M 87.[13][14] Die Quelle im Zentrum hat eine sehr symmetrische fast runde Form und eine Hauptachse von 120 Mikrobogensekunden. Noch bessere Auflösung erwartet man aus den Beobachtungen des EHT (bei 1,3 mm Wellenlänge), bei denen der Effekt interstellarer Streuung noch geringer ist und korrigiert werden kann. Ein Vergleich mit Computersimulationen (Sara Issaoun und Monika Mościbrodzka von der Radboud-Universität Nijmegen) favorisiert Akkretionsscheiben für die Quelle, aber auch ein Jet – wie er etwa bei M 87 beobachtet wird – ist nicht ganz auszuschließen, er müsste aber ziemlich genau auf die Erde zeigen.
Objekte im Umfeld von Sgr A*[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Sterne[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Im Jahr 2002 konnten Wissenschaftler (um Reinhard Genzel), die am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) forschen, einen Stern beobachten, der sich der Region Sagittarius A* auf 17 Lichtstunden (≈18,36 Milliarden Kilometer) genähert hatte.[15][16] Die Forscher konnten bei ihren Beobachtungen eine plötzliche Kehrtwendung des 15 Sonnenmassen schweren Sterns S2 (alias S0-2) erkennen. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit des Sterns kann dieser Vorgang nur als Bahnbewegung um ein Schwarzes Loch interpretiert werden. Durch die geringe Entfernung von S2 zu der enormen Masse des Schwarzen Loches ist seine Umlaufgeschwindigkeit sehr hoch; seine Bahngeschwindigkeit beträgt bis zu 5000 km/s. Seine Umlaufbahn ist relativ stabil; erst wenn sich S2 dem Schwarzen Loch auf 16 Lichtminuten genähert hat, wird er durch die Gezeitenkräfte zerrissen werden. Für einen Umlauf um das Zentrum benötigt S2 nur 15,2 Jahre. Für einen weiteren Stern, den 16-mal lichtschwächeren Stern S0-102 (alias S55), wurde 2012 ebenfalls die Umlaufbahn vermessen und eine noch kürzere Periode von 11,5 Jahren gemessen. Diese beiden Sterne sind bis jetzt die einzigen Objekte, die mit so einem geringen Abstand zu Sgr A* beobachtet wurden.
Die Beobachtung des Sterns S2 bei seiner Bewegung um Sagittarius A* wurde durch ein adaptives Optiksystem (NAOS) ermöglicht, das störende Einflüsse der Atmosphäre ausgleichen kann. Durch diese Beobachtungsmethode ist es jetzt möglich, auszuschließen, dass es sich bei Sgr A* um etwas anderes handelt als ein supermassereiches Schwarzes Loch – beispielsweise um einen Haufen von Neutronensternen.
Am 19. Mai 2018 erreichte S2 nach einem 16,0518 Jahre dauernden Umlauf wieder die größte Annäherung an das schwarze Loch, was Gegenstand verschiedener Beobachtungsprogramme auch für den Test der Allgemeinen Relativitätstheorie war, so das Konsortium GRAVITY beim Paranal-Observatorium (VLTI).[17] Dabei wurde auch die durch die Allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagte gravitative Rotverschiebung nochmals bestätigt.[18]
Bis heute (Stand Mitte Dezember 2021) wurde eine ganze Reihe weiterer Sterne im Umfeld von Sgr A* entdeckt, unter anderem die in Veröffentlichungen aus dem Jahr 2020 hinzugekommenen Sterne S62, S4711 und S4714.[19][20][21][22][23]
- Von diesen benötigt S62 für einen Umlauf 9,9 Jahre und nähert sich Sgr A* dabei bis auf 2,4 Milliarden km, das ist weniger als der Mittlere Abstand von Uranus zur Sonne. Dabei erreicht er 6,7 % der Lichtgeschwindigkeit.
- S4714 erreicht bei seiner größten Annäherung von ca. 1,2 Milliarden km etwa 8 % der Lichtgeschwindigkeit, benötigt aber wegen der extremen Exzentrizität seiner Umlaufbahn von 0,985 für einen Umlauf 12 Jahre.
- S4711, ein 150 Millionen Jahre alter blauer Stern vom Typ B, benötigt dagegen nur 7,6 Jahre, seine größte Annäherung beträgt 21,5 Milliarden km.
- S29 kam Ende Mai 2021 Sgr A* bis auf 13 Milliarden km nahe und passierte diesen Punkt mit 8.740 km/sec, beides neuer Rekord.[24]
- S300, bis Mitte Dezember 2021 der jüngste Fund.[24]
- G2 – bei der vermeintlichen Gaswolke handelt es sich vermutlich um drei von einer Staubwolke umgebene Protosterne mit einem Alter von weniger als 1 Million Jahren. Das könnte erklären, warum G2 bei der beobachteten Annäherung an Sgr A* nicht zerstört wurde.[25]
Wegen der großen Annäherung an das zentrale supermassive Schwarze Loch sind diese Sterne Kandidaten für den 20 Jahre zuvor vorgeschlagenen neuen Sterntyp „Squeezar“, weil sie infolge der starken Gezeitenkräfte stark gequetscht werden (englisch to squeeze ‚quetschen‘).
Gaswolke, G-Objekte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Eine Gruppe um Andrea Ghez entdeckte 2005 ein gasförmiges Objekt nahe Sagittarius A*, das sie G1 nannten, und Forscher des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik um Stefan Gillesen entdeckten 2011 die Gaswolke G2 mit der etwa dreifachen Erdmasse, die sich auf Sagittarius A* zubewegt. Im Jahr 2013 wurde beobachtet, wie sich Teile davon auf 25 Milliarden Kilometer dem Schwarzen Loch näherten. Dabei wurde die Wolke auseinandergezerrt und von der Ultraviolettstrahlung benachbarter Sterne zum Leuchten gebracht. Messungen ergaben, dass der vordere Teil der Wolke den Punkt der größten Annäherung an das Schwarze Loch bei einer Bahngeschwindigkeit von mehr als 2800 km/s (etwa 1 % der Lichtgeschwindigkeit) bereits passiert hatte. Durch die Messungen erwarten die Forscher Informationen über die physikalischen Vorgänge während der Annäherung an ein Schwarzes Loch und die Auswirkungen extrem starker Gravitationsfelder.[26]
Bis Januar 2020 wurden vier weitere G-Objekte (G3–G6) gefunden, so dass damit insgesamt sechs solche Objekte bekannt waren.[27] Sie haben eine Ausdehnung von rund 100 AE, dehnen sich aber nahe dem schwarzen Loch durch Gezeitenwechselwirkung aus. Einerseits haben sie die Charakteristiken von Gas- und Staubwolken, verhalten sich aber andererseits dynamisch wie Sterne. Sie weisen sowohl thermische Emission von Staub als auch Linienspektren ionisierter Gase auf. Andrea Ghez vermutet, dass es sich um verschmelzende oder sich durch Wirkung des schwarzen Lochs auf dem Weg zur Verschmelzung befindliche Doppelsternsysteme handelt. Es werden beobachtbare Energiefreisetzungen erwartet, falls die aus dem Objekt vom schwarzen Loch abgezogenen Gase vom schwarzen Loch absorbiert werden.
IRS 13[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
IRS 13 ist ein im Jahr 2004 mit dem Gemini-Teleskop auf Hawaii entdecktes Objekt mit einer Masse von etwa 1300 Sonnenmassen, das Sagittarius A* im Abstand von drei Lichtjahren begleitet. Bei genauer Betrachtung handelt es sich um eine Gruppe von sieben Sternen, die sich um einen gemeinsamen Schwerpunkt drehen. Untersuchungen weisen dort auf ein mittelgroßes Schwarzes Loch hin, das Sgr A* auf engstem Raum mit der ungewöhnlich hohen Geschwindigkeit von etwa 280 km/s umrundet. Dafür, dass es sich um ein Schwarzes Loch handelt, spricht neben den hohen Geschwindigkeiten auch die von IRS 13 ausgesendete Röntgenstrahlung.[28]
Weitere Schwarze Löcher[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Im Januar 2005 wurden mit dem Chandra X-ray Observatory Helligkeitsausbrüche in der Nähe von Sgr A* beobachtet, die darauf schließen lassen, dass sich im Umkreis von etwa 70 Lichtjahren 10.000 bis 20.000 Schwarze Löcher befinden, die das supermassereiche zentrale Schwarze Loch in Sgr A* umkreisen.[29] Dadurch wird eine seit 2003 kursierende Theorie gestützt, nach der das zentrale Schwarze Loch über kleinere Löcher „gefüttert“ wird: Dabei sammeln die kleinen Schwarzen Löcher in den weiter außen befindlichen Bereichen der Milchstraße Haufen von Sternen um sich herum an, die sie dann gefangen halten, bis sie sich auf einer Spiralbahn bis in die unmittelbare Nähe von Sgr A* bewegt haben. Dort werden die Sternhaufen irgendwann durch die extrem großen Gezeitenkräfte aufgelöst und verlieren den einen oder anderen Stern an das supermassereiche Schwarze Loch. Die bisherige Theorie zum Fütterungsprozess ging davon aus, dass eine riesige ringförmige Gaswolke um das Schwarze Loch kreist und dabei immer schwerer wird. Sobald eine kritische Masse überschritten wird, kollabiert diese Wolke und stürzt in das Zentrum der Milchstraße. Vermutlich spielen beide Prozesse eine wichtige Rolle bei der Fütterung von Sgr A*.
Keine Kommentare:
Kommentar veröffentlichen