Künstlerische Darstellung eines Hypergeschwindigkeitssterns, der aus der Großen Magellanschen Wolke ausgestoßen wurde. (Bildnachweis: CfA/Melissa Weiss)
Die Galaxie neben der Milchstraße, die Große Magellansche Wolke (LMC), könnte ein gewaltiges Geheimnis bergen. Diese Zwerggalaxie, ein Satellit unserer eigenen Galaxie, könnte ein eigenes supermassereiches Schwarzes Loch besitzen. Hinweise auf diesen verborgenen kosmischen Giganten lieferten Hypergeschwindigkeitssterne am Rand der Milchstraße – sogenannte „Ausreißersterne“, die offenbar von einem bisher unentdeckten supermassereichen Schwarzen Loch in der LMC herausgeschleudert wurden.
Das Team hinter dieser schockierenden Entdeckung kam zu seinen Ergebnissen, als es 21 Hypergeschwindigkeitssterne untersuchte, die sich so schnell bewegen, dass sie bald unsere Galaxie verlassen werden.
Indem die Forscher die Flugbahn dieser Hochgeschwindigkeitssterne mit Hilfe des Sternverfolgungssatelliten Gaia der Europäischen Weltraumorganisation verfolgten, entdeckten sie, dass etwa die Hälfte von ihnen durch das supermassereiche Schwarze Loch unserer Milchstraße, Sagittarius A* (Sgr A*), beschleunigt wurde. Die andere Hälfte, so glaubt das Team, wurde wahrscheinlich an den Rand der Milchstraße geschleudert, nachdem eine gravitative Begegnung mit einem supermassereichen Schwarzen Loch im Herzen der Großen Magellanschen Wolke (LMC) diese Sterne von ihren stellaren Doppelpartnern trennte.
„Es ist erstaunlich zu erkennen, dass wir kosmisch gesehen ein weiteres supermassereiches Schwarzes Loch quasi in unserer Nachbarschaft haben“, sagte Teamleiter Jesse Han vom Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) in einer Stellungnahme. „Schwarze Löcher sind so heimtückisch, dass dieses praktisch die ganze Zeit direkt vor unserer Nase lag.“
Hypergeschwindigkeitssterne entstehen vermutlich, wenn ein Doppelsternsystem einem supermassereichen Schwarzen Loch zu nahe kommt.
Während einer dieser Sterne in eine enge Umlaufbahn um das Schwarze Loch gezogen wird oder möglicherweise sogar in einem heftigen Gezeitenzerrissereignis (TDE) verschlungen wird, wird sein Partner mit Geschwindigkeiten von über Millionen Meilen pro Stunde hinausgeschleudert.
„Wir wussten bereits seit einiger Zeit, dass diese Hypergeschwindigkeitssterne existieren, aber Gaia hat uns die Daten geliefert, die wir brauchen, um herauszufinden, wo sie tatsächlich herkommen“, sagte Kareem El-Badry, Teammitglied und Forscher am California Institute of Technology. „Indem wir diese Daten mit unseren neuen theoretischen Modellen zur Bewegung dieser Sterne kombinierten, konnten wir diese bemerkenswerte Entdeckung machen.“
Eine bereits bestehende Theorie hatte vorgeschlagen, dass ein supermassereiches Schwarzes Loch in der Großen Magellanschen Wolke (LMC) einen Haufen von Hypergeschwindigkeitssternen am Rand der Milchstraße erzeugen würde. Dies wäre eine Folge davon, wie diese Satelliten-Zwerggalaxie um unsere Galaxie kreist.
Künstlerische Darstellung eines Hypergeschwindigkeitssterns, der aus der Großen Magellanschen Wolke ausgestoßen wurde. (Bildnachweis: CfA/Melissa Weiss)
Die Forscher vermuteten, dass die Eigenschaften der Hypergeschwindigkeitssterne am Rand der Milchstraße nicht durch andere mögliche Beschleunigungsmechanismen erklärt werden können, die keinen supermassereichen Schwarzen Loch beinhalten. Ein Beispiel dafür wäre ein „Kick“ von einem Begleitstern, der eine Supernova-Explosion durchläuft.
Neben der Sammlung von Beweisen, die die Existenz eines supermassereichen Schwarzen Lochs in der Großen Magellanschen Wolke (LMC) unterstützen, konnten die Wissenschaftler auch die Geschwindigkeiten dieser Sterne und ihre Anzahl im Vergleich zu denen, die durch Sgr A* beschleunigt wurden, nutzen, um die Masse des Schwarzen Lochs in der LMC abzuleiten. Insgesamt kam das Team zu dem Schluss, dass die Masse des Schwarzen Lochs in der LMC etwa 600.000 Mal so groß ist wie die der Sonne. Damit ist es im Vergleich zu anderen supermassereichen Schwarzen Löchern eher klein. Sgr A* im Herzen der Milchstraße hat eine Masse von 4,3 Millionen Sonnenmassen, während das supermassereiche Schwarze Loch in der Galaxie Messier 87 (M87) eine Masse von etwa 5 Milliarden Sonnenmassen aufweist!
„Die einzige Erklärung, die wir für diese Daten finden können, ist die Existenz eines monströsen Schwarzen Lochs in unserer Nachbargalaxie“, sagte Scott Lucchini, Teammitglied und Forscher am CfA. „In unserer kosmischen Nachbarschaft ist es also nicht nur das supermassereiche Schwarze Loch der Milchstraße, das Sterne aus seiner Galaxie schleudert.“
Die Forschung des Teams wurde zur Veröffentlichung im *The Astrophysical Journal* angenommen. Eine Vorabversion der Studie ist bereits auf dem Repository arXiv verfügbar.
