Rasantes Rendezvous im Herzen der Milchstrasse

Eine Gaswolke rast am schwarzen Loch der Milchstrasse vorüber und überrascht Astronomen.

Eine Gaswolke fliegt auf das Schwarze Loch zu: Astronomen des Max Planck-Instituts für extraterrestrische Physik simulierten die Reise der Wolke in einem Video.
Video: ESO/MPE/M.Schartmann

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Es ist eine einmalige Gelegenheit für die Astronomen: Eine Gaswolke rast derzeit mit hoher Geschwindigkeit dicht am supermassiven schwarzen Loch im Zentrum der Milchstrasse vorüber. Überall auf der Welt richten die Himmelsforscher ihre Teleskope auf das galaktische Zentrum, um das nie zuvor gesehene Ereignis zu beobachten. Sie hoffen auf neue Erkenntnisse über das Wirken des Massenmonsters und über die Beschaffenheit des Weltraums in seiner unmittelbaren Umgebung. Zerreisst die enorme Gravitation des schwarzen Lochs die Wolke? Stürzt das Gas in den Schwerkraftschlund und sorgt für ein Strahlungsspektakel?

Zufälliger Fund

Vor zwei Jahren stiessen Forscher des Max-Planck-Instituts für Extraterrestrische Physik (MPE) in Garching bei München bei ihren Messungen zufällig auf die ungewöhnliche Gaswolke. Die von MPE-Direktor Reinhard Genzel geleitete Gruppe untersucht das galaktische Zentrum seit zwei Jahrzehnten mit hochauflösenden Aufnahmen im Infrarotbereich. Das Herz der Milchstrasse verbirgt sich hinter dichten Staubwolken. Infrarote Strahlung vermag – im Gegensatz zu sichtbarem Licht – diesen Staubschleier zu durchdringen.

Die Beobachtungen von Reinhard Genzel und seinen Mitarbeitern sind so genau, dass die Astronomen die Bewegung einzelner Sterne um das schwarze Loch herum nicht nur sichtbar machen, sondern zudem exakt vermessen konnten. Weil die Sternenbahnen von der Masse des zentralen Objekts abhängen, gelang es den MPE-Forschern, das schwarze Loch zu «wiegen»: Es bringt das 4,3-Millionenfache der Masse unserer Sonne auf die Waage.

Auf die Spur der Gaswolke kamen die Astronomen durch einen Zufall: Ungünstige Wetterbedingungen zwingen die Wissenschaftler hin und wieder zu Beobachtungen bei längeren Wellenlängen. Die Bilder sind dann weniger genau, zeigen neben den Sternen aber auch Gas und Staub. Eine systematische Durchsicht von Aufnahmen, die sich im Verlauf von zehn Jahren auf diese Weise angesammelt hatten, zeigte ein sich auffällig bewegendes, leicht verschwommenes Objekt: kein Stern also, sondern eine kleine Gaswolke. Die Forscher schätzen, dass ihre Masse nur etwa einem Drittel der Erdmasse entspricht.

«Ungemütlich nah»

Eine genaue Auswertung der Bahn ergab, dass die Wolke auf einer lang gestreckten Ellipse auf das schwarze Loch zurast und es Ende dieses Jahres im – astronomisch gesehen – engen Abstand von 25 Milliarden Kilometern passiert. Das entspricht zwar dem 166-fachen des Erdbahnradius, ist angesichts seiner enormen Masse aber «ungemütlich nah» am schwarzen Loch, so die Astronomen.

Die Schwerkraft des schwarzen Lochs hat die Wolke inzwischen enorm auseinandergezogen, auf eine Länge von 160 Milliarden Kilometern. «Die Wolke ist so lang gestreckt, dass ihre Passage am schwarzen Loch nicht einfach nur ein kurzes Ereignis ist, sondern ein langwieriger Prozess, der mindestens ein Jahr lang andauern wird», sagt Teammitglied Stefan Gillessen.

Tatsächlich hat dieser Prozess bereits begonnen: Aktuelle Beobachtungen zeigen, dass der Kopf der auseinandergezogenen Wolke bereits den Ort der grössten Annäherung, das Perizentrum, durchquert hat. «Der Kopf der Wolke rast jetzt mit einer Geschwindigkeit von zehn Millionen Kilometern pro Stunde auf uns zu», erläutert Genzel. Das entspricht etwa einem Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Zuvor hatten die Wissenschaftler eine beschleunigte Bewegung der Wolke von uns weg gemessen. Nach dem engsten Vorübergang kehrt sich nun – von der Erde aus gesehen – die Bewegungsrichtung um.

Woher die Wolke ursprünglich stammt, wissen die Himmelsforscher bislang nicht. Ihre Beobachtungen zeigen jedoch, dass sich in ihrem Inneren kein Stern verbirgt, was einige Astronomen ursprünglich vermuteten. Einen Hinweis auf den Ursprung der Wolke liefert nun möglicherweise ihre Umlaufbahn: Sie liegt in der gleichen Ebene wie eine Scheibe aus jungen Sternen, die das schwarze Loch umgibt. Dort könnte sich die Wolke aus Gas gebildet haben, das von den Sternen ausgestossen wurden.

Überraschend keine Stosswelle

Für Erstaunen sorgt bei den Forschern, dass die Gaswolke bislang keinerlei Abweichung von einer allein durch die Schwerkraft bestimmten Bewegung um das schwarze Loch zeigt. Die Astronomen hatten erwartet, dass die Wolke in der Umgebung des Schwarzen Lochs auf dünn verteiltes, heisses Gas trifft. Dies würde zur Bildung einer Stosswelle in dem heissen Gas führen, die Wolke abbremsen und so näher an das schwarze Loch heranführen. Doch bislang gibt es für eine solche Wechselwirkung keinerlei Anzeichen.

Ausserdem vermuten die Himmelsforscher aufgrund ihrer theoretischen Überlegungen, dass es in der Umgebung des galaktischen Zentrums eine grosse Zahl kleiner schwarzer Löcher gibt, die durch den Zusammenbruch ausgebrannter Sterne entstanden sind. Die Begegnung der Gaswolke mit einem solchen «stellaren» schwarzen Loch müsste zu messbaren Ausbrüchen von Röntgenstrahlung führen – aber auch hier bislang Fehlanzeige.

Doch der Vorbeiflug der Wolke am supermassiven schwarzen Loch im Herzen der Milchstrasse hat gerade erst begonnen. Wer weiss, zu welchen Überraschungen es bei dem Vorgang noch kommt. Für die Astronomen bleibt es bis weit in das kommende Jahr hinein spannend. (Tages-Anzeiger)

Erstellt: 28.08.2013, 17:57 Uhr

Im Zentrum der Milchstrasse (Mitte Bild, unsichtbar) befindet sich ein schwarzes Loch, um das Sterne kreisen. (Bild: NASA)

Simulation: Die Gaswolke wird durch die Schwerkraft des schwarzen Lochs auseinandergezogen. (Bild: MPE)

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