Trotz der harten Bedingungen, die in der Umgebung von Schwarzen Löchern im Zentrum der Milchstraße herrschen, zeigen neue Studien, dass sich selbst in solch aggressiven Umgebungen neue Sterne und Planeten bilden können. Dies wird durch die nachgewiesenen Himmelskörper bestätigt, die nur wenige Lichtjahre von Schwarzen Löchern entfernt sind.
Vor mehr als 10 Jahren entdeckt, sorgten helle und supermassereiche Sterne, deren Gewicht mehr als das 4-Millionen-fache der Sonnenmasse beträgt, in der astronomischen Gemeinschaft für heftige Kontroversen. Werden sie von Schwarzen Löchern absorbiert, nachdem sie sich gebildet haben? Wie schaffen sie es, in ihren Bahnen zu bleiben?
Die meisten Astronomen lehnen die Idee der Bildung von Sternen in der Nähe von Schwarzen Löchern ab, da letztere den umgebenden Raum erheblich schädigen, ihn verzerren und alle in der Nähe befindlichen Objekte absorbieren. Neue Untersuchungen kleiner Sterne im Zentrum der Galaxie legen jedoch das Gegenteil nahe. Eine beträchtliche Anzahl von "erwachsenen" Sternen bildete sich nämlich nicht weit von Schwarzen Löchern.
"Ein neuer Beweis für die fortschreitende Sternentstehung in der Nähe von Schwarzen Löchern ist der" Nagel im Sarg "der Theorie, dass Sterne nur statisch an einem Ort gebildet werden", sagte der leitende Forscher Farhad Yusuf-Zade von der Northwestern University. "Wenn Beobachtungen bestätigt werden, deuten sie auf eine geringe Wahrscheinlichkeit hin, dass Sterne von anderen Orten in der Galaxie wandern können", sagten die Forscher. Sterne entstehen in Staub- und Gaswolken. Turbulenzen in diesen Wolken erzeugen Cluster und Knoten, die unter ihrem eigenen Gewicht zu kollabieren beginnen. Die Cluster werden erhitzt und verdichtet und verwandeln sich in Protosterne. Letztere erhielten diesen Namen aufgrund der Tatsache, dass die thermonukleare Synthese von Wasserstoff zu Helium noch nicht begonnen hatte.
Protosterne sind oft sehr schwer zu erkennen. Dieses Objekt erzeugt immer noch nicht genug sichtbares Licht, was in der Kernfusion vor sich geht. Letztere können wiederum noch durch eine Gasscheibe und Staubansammlungen um diese herum verborgen sein.
Aus diesem Grund fanden Farhad Yusuf-Zade und seine Kollegen, die mit dem Very Large Array-Radioteleskop in New Mexico den Himmel absuchten, in der Nähe von Schwarzen Löchern nichts. Wissenschaftler haben nur Gas- und Staubscheiben um Löcher herum angebracht und keinen einzigen Protostern.
"Sie können diese wunderschönen" kometenartigen "Strukturen selbst sehen", sagte Yusuf-Zadeh in einem Interview mit Space.com. Intensive Lumineszenz kann sowohl von zuvor entdeckten Sternen und Clustern als auch von solchen, die zuerst entdeckt wurden, wie zum Beispiel Sternclustern des Orionnebels, beobachtet werden.
"Es bleibt natürlich eine große Frage offen, nämlich wie sich in unmittelbarer Nähe des Schwarzen Lochs Sterne bilden und wie man die negativen Auswirkungen dieser Riesen in der Nachbarschaft vermeidet", bemerkte Yusuf-Zadeh. „Viele Wissenschaftler argumentieren, dass die Bildung eines Sterns in der Nähe eines Schwarzen Lochs ausgeschlossen ist. Die Natur widerlegt diese Behauptungen jedoch. “
Astronomen fanden heraus, wie sie dieses Rätsel lösen können. In den letzten zehn Jahren haben sie zwei Szenarien entwickelt, die beide an einem nahe gelegenen Schwarzen Loch getestet werden, um den Prozess der Sternentstehung zu simulieren. Im ersten Fall können Gas- und Staubansammlungen im starken Gravitationsfeld eines Schwarzen Lochs auseinanderfallen und sich in der ihn umgebenden Scheibe bilden. In dieser Scheibe werden sich die jungen Sterne bilden, und die gleichen Scheiben um die Sterne werden zur Grundlage für das Erscheinen der Planeten. Dieses Szenario wurde erstmals 2005 von Sergei Nyashkin, einem Astronomen der Universität von Leicester in Großbritannien, vorgeschlagen und war eine Erklärung für die Bildung massearmer Sterne.
Das zweite Szenario besteht darin, die Gaswolke in ein langes schmales Band zu strecken, das von zwei entgegengesetzten Gravitationskräften eines Schwarzen Lochs beeinflusst wird, wodurch dieses Band in Ihrer Nähe bleibt. In diesem Band findet auch die Entstehung und das forcierte Bestehen von Sternen und Planeten statt.
Beide Szenarien sollen die Bildung von Sternen in der Nähe eines Schwarzen Lochs namens Schütze A erklären.
Einige Wissenschaftler stürzen sich jedoch nicht auf Schlussfolgerungen.
"Das Zentrum unserer Galaxie ist ein einzigartiger und extremer Ort, der sich radikal von unserem Sonnensystem unterscheidet", sagte Jessica Lou, Astronomin an der Universität von Hawaii. "Deshalb ist es wichtig, dass die Astronomen nicht zu ihren Schlussfolgerungen eilen."
"Ähnliche Gascluster mit einer ähnlichen Form für Protosterne wurden in dem Cluster neben dem Orionnebel beobachtet. Es gibt andere Orte mit ähnlichen kleinen Gasclustern, die nicht an Schwarze Löcher grenzen", warnte Lu auf eine Frage von Space.com.
Früher glaubte man, dass sich innerhalb weniger Lichtjahre sogar kleine Sterne bildeten. Die Überraschung ist die mögliche Entstehung von Sternen unter extrem ungünstigen Bedingungen über viele Lichtjahre in der Nähe von Schwarzen Löchern. In der Regel zerfällt eine Scheibe um einen Protostern in Gas- und Staubklumpen, die anschließend zu zukünftigen Planeten verdichtet werden. Aber in den extremen Bedingungen der Nachbarschaft mit einem Schwarzen Loch gehen die Auswirkungen der Sternwinde, der „Löwenteil“ der Masse dieser Scheiben, verloren. Yusuf-Zadeh und seine Kollegen glauben, dass trotz der ungünstigen Umgebung eine ausreichende Menge an Material um den Protostern herum für die Bildung von Planeten verbleibt.
Das Wissenschaftlerteam plant, das Atakam-Hochmillimeter- / Submillimetergitter-Radioteleskop im Norden Chiles für eine weitere Untersuchung der Bildung von Planeten und Sternen einzusetzen. Die hohe Empfindlichkeit dieser Teleskope wird dazu beitragen, einen größeren Raum mit potenziellen Protosternen und Gasclustern abzudecken.
"Wir fangen erst jetzt an, dieses Gebiet wirklich zu erkunden", sagte Yusuf-Zadeh und fügte hinzu, dass die Suche nach Fragen zur Bildung von Sternen in der Nähe von Schwarzen Löchern auch in Zukunft fortgesetzt werden wird.
Die Ergebnisse und Kommentare zu den Studien zur Bildung von Sternen in der Nähe von Schwarzen Löchern werden in der nächsten Ausgabe von The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht und sind auch online verfügbar.
