Neue Sterne können sogar dort erscheinen, wo scheinbar nichts erscheinen kann - in der Nähe von alles verzehrenden Schwarzen Löchern. Dies ist das Ergebnis von Computersimulationen, die die ungewöhnliche Fülle junger und großer Sterne nahe dem Zentrum unserer eigenen Galaxie erklären könnten.
Grundsätzlich geht man davon aus, dass die Bedingungen in unmittelbarer Nähe großer Schwarzer Löcher zu „rau“sind, als dass dort der Prozess der Sternentstehung stattfinden könnte. Die stärksten Gravitationskräfte des Lochs lassen Gaswolken nicht zu ausreichend dichten Formationen zusammenziehen. Kürzlich jedoch führten Wissenschaftler um Ian Bonnell Computersimulationen der Gaswolke unter diesen Bedingungen durch – und zeigten, dass sie auch hier durchaus „überleben“könnte. Außerdem kann der Einschlag eines Schwarzen Lochs die Bildung einer dichteren und stabileren Akkretionsscheibe daraus anregen – der erste Schritt zur Entstehung neuer Sterne. Einfach ausgedrückt läuft der Prozess so ab: Eine Gaswolke in der Nähe eines Schwarzen Lochs beginnt, angezogen von seiner Anziehungskraft, zu schrumpfen und nähert sich ihm. Es bildet sich eine dichtere Akkretionsscheibe aus Materie, die in das Loch fällt. Auf dieser Scheibe beginnen die Sterne zu erscheinen.
Allerdings wird dann der Prozess der Sternentstehung unter solchen Bedingungen verlangsamt. „Das Schwarze Loch drückt die Wolke platt und macht sie sehr heiß – dehnt sie aber gleichzeitig zu sehr in andere Richtungen“, erklärt Ian Bonnell. Am Ende ziehen jedoch die Gasknollen, die sich in der resultierenden Scheibe bilden, immer noch genug umgebendes Gas an, um die Sternentstehung zu starten.
Wenn die von Wissenschaftlern durchgeführten Computersimulationen stimmen und ein Schwarzes Loch die Bildung eines Sterns aus einer Gaswolke anregen kann, dann kann dies die Existenz vieler junger und großer Sterne in der Nähe des Zentrums unserer Galaxie erklären, wo bekanntermaßen ein supermassereiches Schwarzes Loch regiert (etwa 3,6 Millionen Sonnenmassen).
Einige dieser Sterne rotieren mit einer völlig wilden Geschwindigkeit und schaffen es, in nur etwa 10 Erdenjahren eine Umdrehung um das Schwarze Loch im Zentrum zu machen. Laut Astronomen waren diese Sterne einst Mitglieder von Doppelsternsystemen. Als solche Paare gefährlich nahe an einem Schwarzen Loch vorbeiflogen, erlitten sie eine echte Katastrophe: Einer der Sterne wurde von dem Loch absorbiert, während der andere aufgrund komplexer Gravitationswechselwirkungen mit hoher Geschwindigkeit weggeschleudert wurde.
Aber in der Nähe eines Schwarzen Lochs gibt es noch eine andere Population von Sternen, deren Entstehung hier viel schwieriger zu erklären ist. Diese jungen Sterne bewegen sich innerhalb der Akkretionsscheibe aus Gas, die das Loch umgibt. Einer Version zufolge wurden sie durch die Schwerkraft aus einem einst existierenden Sternhaufen „herausgezogen“, der leider in der Nähe eines Schwarzen Lochs landete. In diesem Fall würden wir jedoch die Überreste eines "kollabierten" Haufens und "Schwänze" von Sternen beobachten, die noch nicht vollständig absorbiert wurden - und dies wird nicht beobachtet.
Das von Bonnell und seinen Kollegen durchgeführte Experiment legt eine andere Version des Ursprungs dieser Sterne nahe. Ihrer Meinung nach ist die Akkretionsscheibe nicht der Rest eines bestimmten Haufens, sondern bereits in der Nähe eines Schwarzen Lochs aus einer formlosen Gaswolke entstanden. Indem auf einem Computer das Verh alten einer Wolke mit einer Masse von 100.000 Sonnen simuliert wird, die sich in einer Entfernung von 10 Lichtjahren von einem Schwarzen Loch befindet. Die Modellierung zeigte, dass nach 20.000 Jahren unter dem Einfluss der Gravitationskräfte der Hauptteil des Gases weggeschleudert wird. Aber die verbleibenden etwa 10 % werden sich in einer ovalen Akkretionsscheibe sammeln, wo Sterne zu entstehen beginnen – mit den gleichen langgestreckten Umlaufbahnen, wie sie in der Praxis bei Sternen nahe dem aktiven Zentrum der Milchstraße beobachtet werden.
Die Simulation stimmte mit realen Beobachtungen und im Hinblick auf die große Masse der gebildeten Sterne überein. Für den Rest des Universums ist eine solche Ansammlung von Schwergewichten untypisch und findet sich nur in der Nähe des Zentrums der Galaxie. „Das sind die einzigen Orte in unserer Galaxie und überhaupt im Universum“, sagt Bonnell, „wo die Massenverteilung von Sternen so ungewöhnlich ist. Und diese Verteilung konnten wir in der Simulation nachbilden.“
Wie wahrscheinlich es aber tatsächlich ist, dass eine Gaswolke mit so idealen Parametern wie der von Bonnell in der Nähe eines Schwarzen Lochs auftaucht, ist noch immer eine große Frage. Und jetzt wollen die Wissenschaftler der Sache auf den Grund gehen.
Die Studie ist wirklich ungewöhnlich – zumal eine Reihe von Beobachtungen darauf hindeuten, dass die Zentren von Galaxien jedoch zu „heiß“für das Auftreten junger Sterne sind. Lesen Sie: Heißsterilität.
