Infrarot-Tracking führt Gaswolken der Milchstraße auf ein gewaltsames Doppelsternsystem zurück

Ein langjähriges Rätsel nahe dem Zentrum der Milchstraße könnte sich verdichten

Im Zentrum der Milchstraße befindet sich Sagittarius A*, das supermassereiche Schwarze Loch, dessen Gravitationsfeld eine der extremsten Umgebungen der Galaxie dominiert. Jahrelang beobachteten Astronomen kompakte Gaswolken, die sich durch diese Region bewegten und auf Bahnen liefen, die zu ähnlich schienen, um Zufall zu sein. Nun sagt ein von Forschern des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik geleitetes Team auf Grundlage hochauflösender Infrarotbeobachtungen, dass diese Wolken wahrscheinlich aus einer bestimmten Quelle stammen: einem massereichen Kontakt-Doppelsternsystem namens IRS 16SW.

Das Ergebnis ist wichtig, weil die Gaswolken nicht bloß Kuriositäten sind. Sie könnten Teil des Prozesses sein, der das Schwarze Loch allmählich mit Material versorgt. In einer Region, in der Sterne durch tiefe Gravitationsmulden rasen und Gas ständig gestört wird, würde die Identifizierung eines wiederkehrenden Ursprungs für solche Wolken helfen zu erklären, wie Materie in die Umgebung von Sagittarius A* eingespeist wird.

Warum G1, G2 und G2t Aufmerksamkeit erregten

Der Quellentext hebt drei kompakte Wolken hervor, bekannt als G1, G2 und G2t. Jede enthält etwa die Masse einiger Erden und leuchtet im Infraroten durch heißes Wasserstoff- und Heliumgas. Bemerkenswert waren sie nicht nur wegen ihrer Nähe zum Schwarzen Loch, sondern auch, weil alle drei offenbar nahezu identische, langgezogene Umlaufbahnen um Sagittarius A* beschrieben.

Diese Ähnlichkeit stellte eine naheliegende Frage. Wären die Wolken unabhängig, wäre die Wahrscheinlichkeit äußerst gering, dass sie so ähnliche Bahndaten teilen. Die Alternative war ein gemeinsamer Ursprung, doch jahrelang blieb die Quelle unklar. Die neue Arbeit stärkt die These eines gemeinsamen Ursprungs, indem sie die Positionen und Geschwindigkeiten der Wolken mit Beobachtungen der Spektrographen SINFONI und ERIS am Very Large Telescope des Europäischen Südsternobservatoriums rekonstruiert.

Durch die Kombination dieser Messungen konnten die Forschenden die Bahnen in der Zeit zurückverfolgen und fragen, woher das Material am plausibelsten stammte. Ihre Antwort weist auf IRS 16SW, gelegen im Uhrzeigersinn umlaufenden Ring junger Sterne um Sagittarius A*.

Ein Doppelsternsystem, das für Gewalt gemacht ist

IRS 16SW ist kein gewöhnliches Sternensystem. Die Quelle beschreibt es als massereiches Kontakt-Doppelsternsystem, also zwei riesige Sterne, die so nahe beieinander sind, dass sie sich berühren und kontinuierlich Material austauschen. Solche Systeme sind schon von Natur aus instabil und energiereich. Kommen starke Sternwinde und ein dichtes Umfeld hinzu, werden die Bedingungen noch drastischer.

Laut der Quelle erzeugen die Winde des Doppelsterns beim Zusammentreffen mit dem umliegenden Gas eine Schockfront. Computersimulationen zeigen, dass dieser Schock Gasklumpen mit den in G1, G2 und G2t beobachteten Eigenschaften erzeugen kann. Damit erhält die Studie einen physikalisch plausiblen Mechanismus, nicht bloß eine Bahn-Koinzidenz. Anders gesagt: Das Team behauptet nicht nur, dass die Wolken und der Doppelstern räumlich und zeitlich zusammenpassen. Es sagt auch, dass der Doppelstern plausibel die Art von Objekten erzeugen kann, die Astronomen nahe dem Schwarzen Loch verfolgt haben.

Diese Kombination aus Bahnrekonstruktion und Simulation macht das neue Ergebnis überzeugender als frühere Vorschläge. Ein überfülltes galaktisches Zentrum kann viele Erklärungen hervorbringen, doch nur wenige stimmen sowohl mit der Bewegung als auch mit dem scheinbaren Entstehungsprozess dieser speziellen Wolken überein.

Was das für die Versorgung von Sagittarius A* bedeutet

Die Formulierung „das Schwarze Loch füttern“ klingt nach einem einzelnen dramatischen Ereignis, tatsächlich geht es aber meist um kleine Mengen Material, die im Laufe der Zeit in die Umgebung des Schwarzen Lochs eingespeist werden. Die Wolken in dieser Studie sind kompakt und wiegen jeweils nur einige Erdassen, doch in einer so dynamischen Region wie dem galaktischen Zentrum kann die wiederholte Lieferung solcher Klumpen relevant sein.

Der Quellentext formuliert das größere Rätsel klar: Trotz der Gewalt in der Umgebung von Sagittarius A* wollten Astronomen lange wissen, was es tatsächlich mit Material versorgt. Wenn IRS 16SW tatsächlich Wolken erzeugt, die später auf ähnlichen Bahnen nach innen wandern, dann könnten massereiche Doppelsterne eine wichtige Quelle dieser Versorgungskette sein.

Die Idee ist attraktiv, weil sie Sternentwicklung direkt mit der Versorgung des Schwarzen Lochs in der Milchstraße verknüpft. Statt nur auf zufällige Gasströme oder seltene zerstörerische Ereignisse angewiesen zu sein, könnte das galaktische Zentrum einen beständigeren Mechanismus haben, der Material erzeugt, das zum zentralen Schwarzen Loch driftet.

Die Rolle neuer Instrumente

Die Studie unterstreicht auch, wie sehr moderne Infrarotastronomie das Bild vom galaktischen Zentrum verändert hat. Staub blockiert einen Großteil des sichtbaren Lichts aus dieser Region, weshalb Infrarotinstrumente unverzichtbar sind. Die in der Quelle genannten Beobachtungen stammen von SINFONI und ERIS am Very Large Telescope, Instrumenten, die Position und Bewegung schwacher Strukturen in einem überfüllten Feld messen können.

Diese technische Fähigkeit ist entscheidend, wenn die Objekte kompakte Gaswolken sind, die sich vor einem Hintergrund aus Sternen, ionisiertem Gas und starker gravitativer Verzerrung bewegen. Ohne präzise Infrarotspektroskopie und Bildgebung wären die feinen Unterschiede zwischen möglichen Bahnverläufen viel schwerer aufzulösen.

Warum der Befund über ein einziges Schwarzes Loch hinausreicht

Sagittarius A* ist das nächstgelegene supermassereiche Schwarze Loch und damit ein Labor für Fragen, die weit breiter auf die Entwicklung von Galaxien anwendbar sind. Wenn massereiche Kontakt-Doppelsterne hier Gasklumpen erzeugen können, die zu einem zentralen Schwarzen Loch wandern, könnten ähnliche Prozesse auch in anderen galaktischen Kernen stattfinden. Die Milchstraße bietet die Chance, solche Mechanismen viel detaillierter zu beobachten, als es ferne Galaxien erlauben.

• Die Gaswolken G1, G2 und G2t enthalten jeweils etwa die Masse einiger Erden und leuchten im Infraroten.
• Die Forschenden nutzten Very-Large-Telescope-Beobachtungen mit den Spektrographen SINFONI und ERIS, um ihre Bahnen zu rekonstruieren.
• Die Rückverfolgung der Bahnen führte zu IRS 16SW, einem massereichen Kontakt-Doppelstern im jungen Sternring um Sagittarius A*.
• Simulationen legen nahe, dass Schocks durch die Sternwinde des Doppelsterns die beobachteten Gasklumpen erzeugen können.

Das Bild entwickelt sich noch, ist aber schärfer als zuvor. Ein Trio seltsamer Wolken, das früher vor allem als isolierte Kuriosität galt, wirkt nun eher wie ein Hinweis auf einen wiederkehrenden Prozess im Kern der Milchstraße. Sollte diese Interpretation Bestand haben, dann wird eines der größten Monster der Galaxie zumindest teilweise von den chaotischen Leben zweier im Zentrum verbundener Sterne genährt.

Dieser Artikel basiert auf der Berichterstattung von Universe Today. Den Originalartikel lesen.