Ein supermassives Schwarzes Loch bricht mit einem gewaltigen Energiestrahl aus, der das Leben in seiner Wirtsgalaxie auslöschen könnte (Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva))
Eine kosmische Anomalie, die in einer weit entfernten Galaxie entdeckt wurde, könnte eine erschreckende Zukunft für das Leben in der Milchstraße bedeuten. Die Entdeckung legt nahe, dass unsere Modelle der galaktischen Entwicklung ungenau sein könnten.
Astronomen haben ein ausbrechendes supermassereiches Schwarzes Loch entdeckt, das einige der größten jemals gesehenen Strahlen erzeugt, die aus einer Galaxie mit der gleichen Form wie unserer eigenen hervorbrechen. Die fragliche Galaxie besitzt auch wesentlich mehr dunkle Materie als die Milchstraße, was auf einen Zusammenhang zwischen aktiven schwarzen Löchern und der Fülle des geheimnisvollsten „Materials“ des Universums hindeutet.
Die Jets, die aus der massereichen Spiralgalaxie 2MASX J23453268-0449256 (J2345-0449) ausbrechen, die dreimal so groß wie die Milchstraße ist und 947 Millionen Lichtjahre entfernt liegt, sind selbst 6 Millionen Lichtjahre lang. Und wenn das supermassereiche Schwarze Loch in J2345-0449, das eine geschätzte Masse von 1,4 Milliarden Sonnen hat, so heftig ausbrechen kann, könnte dann das supermassereiche Schwarze Loch Sagittarius A* (Sgr A*) in unserer Galaxie auch ausbrechen? Und wenn ja, was würde das für das Leben in der Milchstraße bedeuten?
Zwar wurden in der Vergangenheit schon größere Jets beobachtet (vor allem der Jet mit dem Namen „Porphyrion“, der sich über 23 Millionen Lichtjahre erstreckt), doch wurden solche monströsen Emissionen hauptsächlich mit elliptischen Galaxien in Verbindung gebracht, nicht mit Spiralgalaxien.
„Diese Entdeckung ist mehr als nur eine Kuriosität – sie zwingt uns, neu darüber nachzudenken, wie sich Galaxien entwickeln und wie supermassive Schwarze Löcher in ihnen wachsen und ihre Umgebung formen“, sagte der Leiter des Teams, Joydeep Bagchi von der CHRIST University in Bangalore, in einer Erklärung. „Wenn eine Spiralgalaxie unter solch extremen Bedingungen nicht nur überleben, sondern auch gedeihen kann, was bedeutet das für die Zukunft von Galaxien wie unserer eigenen Milchstraße?“
„Könnte unsere Galaxie eines Tages ähnliche hochenergetische Phänomene erleben, die schwerwiegende Folgen für das Überleben des kostbaren Lebens in ihr haben werden?“
Das Team entdeckte diesen bemerkenswerten Radiojet-Ausbruch mit dem Hubble-Weltraumteleskop, dem Giant Metrewave Radio Telescope und dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).
Bisher waren die Wissenschaftler davon ausgegangen, dass ein solch heftiger und gewaltiger Strahl, der aus dem supermassereichen Schwarzen Loch im Herzen einer Spiralgalaxie ausbricht, die Struktur dieser Galaxie zerstören würde, insbesondere die charakteristischen Spiralarme, die diesen Galaxien ihren Namen geben.
J2345-0449 scheint jedoch ruhig zu sein, und es ist ihr gelungen, ihre Morphologie beizubehalten, einschließlich ihrer Spiralarme, ihres hellen, aufgewühlten „Kernbalkens“ aus Sternen und eines stellaren Rings – und das trotz eines der gewaltigsten supermassereichen Schwarzen Löcher, das jemals in einer Spiralgalaxie gesehen wurde.
Ein supermassives Schwarzes Loch bricht mit einem gewaltigen Energiestrahl aus, der das Leben in seiner Wirtsgalaxie auslöschen könnte (Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva))
Als ob das nicht schon seltsam genug wäre, ist diese weit entfernte Galaxie von einem riesigen Halo aus Gas umgeben. In vielen Galaxien würde dieses Material abkühlen und kondensieren, um neue Sterne zu erzeugen. In J2345-0449 jedoch wirkt das zentrale Schwarze Loch wie ein kosmischer Ofen, der den Gashalo aufheizt, Röntgenstrahlung erzeugt und verhindert, dass neue Sterne entstehen.
Kosmische Strahlung, Gammastrahlung und Röntgenstrahlung, die alle mit den massiven Jets verbunden sind, die aus dem Schwarzen Loch im Herzen dieser Galaxie austreten, bedrohen jegliches Leben, das sich in J2345-0449 entwickelt haben könnte.
Wie bereits erwähnt, gibt es einige wesentliche Unterschiede zwischen J2345-0449 und der Milchstraße, darunter die Tatsache, dass unsere Galaxie nur ein Drittel so groß ist wie ihr entfernter Cousin. Auch die schwarzen Löcher im Herzen der beiden Galaxien sind unterschiedlich, zumindest so unterschiedlich, wie supermassereiche schwarze Löcher nur sein können. Während das supermassereiche Schwarze Loch in J2345-0449 auf 250 Millionen bis 1,4 Milliarden Sonnenmassen geschätzt wird (eine große Unsicherheit besteht darin, dass J2345-0449 keine zentrale Ausbuchtung hat, so dass die Masse des Schwarzen Lochs schwer zu messen ist), ist Sgr A* mit einer Masse von etwa 4,3 Millionen Sonnen viel kleiner.
Ein supermassives Schwarzes Loch bricht mit einem gewaltigen Energiestrahl aus, der das Leben in seiner Wirtsgalaxie auslöschen könnte (Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva))
Das Schwarze Loch J2345-0449 ist so turbulent, weil es sich gierig an reichlich Gas und Staub labt, die in einer abgeflachten Wolke, der sogenannten Akkretionsscheibe, um es herumwirbeln. Das Material, das das Schwarze Loch nicht verschlingt, wird zu den Polen dieses kosmischen Titanen geleitet, von wo aus es mit nahezu Lichtgeschwindigkeit in Form dieser außergewöhnlichen Zwillingsstrahlen herausgeschleudert wird.
Sgr A* hat derzeit keine so starken Jets (es ist umstritten, ob es überhaupt Jets hat), weil es sich nicht von viel Material ernährt. Wäre unser zentrales supermassereiches Schwarzes Loch ein Mensch, so würde es sich alle eine Million Jahre von einem Reiskorn ernähren.
Diese Situation könnte sich jedoch sehr kurzfristig ändern, wenn Sgr A* sich eine große Gaswolke oder einen Stern schnappt und beginnt, sie zu verschlingen. Ein solches Ereignis wird als Gezeitenstörung (TDE) bezeichnet, und während wir viele solcher Ereignisse in anderen Galaxien gesehen haben, haben wir noch nie eines von Sgr A* gesehen.
Ein supermassives Schwarzes Loch bricht mit einem gewaltigen Energiestrahl aus, der das Leben in seiner Wirtsgalaxie auslöschen könnte (Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva))
Wenn Sgr A* einen Stern in einer TDE zerreißen würde, würde das Material des Sterns um unser Schwarzes Loch herum fallen und eine Akkretionsscheibe bilden. Und das würde zur Erzeugung von astrophysikalischen Jets führen.
Die Auswirkungen solcher Jets hängen von ihrer Ausrichtung, ihrer Stärke und der Energiemenge ab, die sie ausstoßen. Wenn ein Jet von Sgr A*, der etwa 27.000 Lichtjahre entfernt ist, direkt auf das Sonnensystem gerichtet wäre, könnte er die Atmosphären der Planeten abtragen und die DNA des Lebens auf der Erde schädigen. Die mit diesen Jets verbundene Strahlung könnte die Mutationsrate erhöhen. Sollte die Erde direkt von einem solchen Jet getroffen werden, könnten die darin enthaltenen hochenergetischen Teilchen unsere Ozonschicht zerstören und zu einem Massenaussterben führen.
Ein supermassives Schwarzes Loch bricht mit einem gewaltigen Energiestrahl aus, der das Leben in seiner Wirtsgalaxie auslöschen könnte (Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva))
Selbst wenn ein solcher Jet nicht auf die Erde gerichtet ist, könnte er katastrophale Auswirkungen auf die Milchstraße in einem größeren Maßstab haben. Wenn ein Jet auf das interstellare Medium, das Gas und den Staub zwischen den Sternen in unserer Galaxie, trifft, könnte er diese aufheizen und die Sternentstehung verhindern, so wie es bei J2345-0449 der Fall war.
Dies wäre kein Novum in der Milchstraße, von der Wissenschaftler glauben, dass sie einst von gewaltigen Radiojets heimgesucht wurde. Die Vorhersage, ob und wann solche Jets wieder aus Sgr A* ausbrechen könnten, ist jedoch nicht so einfach wie das Aufspüren von Beweisen für seine historische Aktivität.Es gibt noch ein weiteres Rätsel, das J2345-0449 umgibt und das die Astronomen unbedingt untersuchen wollen.
Bei der Untersuchung von J2345-0449 stellte das Team außerdem fest, dass diese Galaxie, die dreimal so groß ist wie die Milchstraße, zehnmal mehr dunkle Materie zu enthalten scheint als unsere Galaxie.
Dunkle Materie ist praktisch unsichtbar, weil sie im Gegensatz zur gewöhnlichen Materie, aus der Sterne, Planeten, Monde, unsere Körper und alles, was wir um uns herum sehen, bestehen, nicht mit dem Licht interagiert.
Dunkle Materie interagiert jedoch mit der Schwerkraft, und das ist wichtig für J2345-0449. Diese weit entfernte, massereiche Galaxie dreht sich so schnell, dass eine große Menge dunkler Materie erforderlich ist, um ihre Struktur zu erhalten und zu verhindern, dass sie auseinanderfliegt.
Dies ist das erste Mal, dass Astronomen einen Zusammenhang zwischen dem Gehalt an dunkler Materie in einer Galaxie, der Struktur dieser Galaxie und der Aktivität ihres zentralen supermassiven schwarzen Lochs herstellen.
Das Team ist der Ansicht, dass die weitere Erforschung dieses Zusammenhangs ein völlig neues Feld für wissenschaftliche Untersuchungen eröffnen könnte.
„Das Verständnis dieser seltenen Galaxien könnte wichtige Hinweise auf die unsichtbaren Kräfte liefern, die das Universum beherrschen – einschließlich der Natur der dunklen Materie, des langfristigen Schicksals der Galaxien und des Ursprungs des Lebens“, sagte Teammitglied Shankar Ray, ebenfalls von der CHRIST-Universität in Bangalore. „Letztendlich bringt uns diese Studie einen Schritt näher an die Entschlüsselung der Geheimnisse des Kosmos und erinnert uns daran, dass das Universum immer noch Überraschungen jenseits unserer Vorstellungskraft bereithält.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am Donnerstag (20. März) in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.
