Sternbildung an unerwartetem Ort

Sterne entstehen sogar in den starken Materiewinden eines supermassereichen Schwarzen Lochs (Illustration: ESO/ M. Kornmesser)

Sterne können offenbar selbst in ziemlich turbulenter Umgebung entstehen: Wie Astronomen entdeckt haben, bilden sich neue Sterne sogar in den heftigen Materiewinden, die von einem aktiven supermassereichen Schwarzen Loch im Herzen einer Galaxie ausgehen. Das belegen erstmals Beobachtungen an zwei 600 Millionen Lichtjahre entfernte Galaxien. Sollte sich dies auch für andere Galaxien bestätigen, hätte dies weitreichende Bedeutung für unser Verständnis von Galaxieneigenschaften und -entwicklung.

Neue Sterne entstehen vor allem dort, wo genügend Baumaterial in Form von Gas für sie vorhanden ist. Viele Sternenwiegen liegen daher in dichten Wasserstoff- und Staubwolken, wie sie in unserer Milchstraße beispielsweise in den Spiralarmen vorkommen. Der bekannte Orionnebel ist ein Beispiel für ein aktives Sternentstehungsgebiet in unserer Galaxie. Als eine auf den ersten Blick ungünstige Geburtsumgebung erscheinen dagegen die stürmischen Winde, die die supermassereichen Schwarzen Löcher im Herzen von Galaxien ausstoßen. Solche Galaxienwinde entstehen, wenn die aktiven Schwarzen Löcher das umgebende Gas aufheizen und einen Teil davon in Form starker, dichter Winde aus ihrer Heimatgalaxie herausschleudern. Diese Winde reißen das interstellare Gas der Galaxie mit und können so ganze Bereiche der Galaxie von Gas fast völlig leerfegen. Die galaktischen Winde galten daher bisher nicht gerade als prädestiniert für die Bildung neuer Sterne.

Doch mit dieser Ansicht lagen die Astronomen offenbar falsch, wie nun eine Entdeckung in zwei 600 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxien nahelegt. Die beiden die IRAS F23128-5919 getauften Objekte sind gerade dabei, miteinander zu kollidieren. Um Näheres über die dabei ablaufenden Vorgänge zu erfahren, haben Roberto Maiolino von der University of Cambridge und seine Kollegen diese Galaxie mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile beobachtet. Dabei stellten sie fest, dass von dem supermassereichen Schwarzen Loch in der südlicheren Galaxie starke Winde aus Gasen ausgehen. Diese nahmen die Forscher mit leistungsstarken Spektrografen näher ins Visier.

Sternengeburt im rasenden Wind

In den Materiewinden des Schwarzen Lochs entdeckten die Astronomen erstmals klare Hinweise dafür, dass in solchen Winden Sterne geboren werden – trotz der scheinbar widrigen Umstände. Indizien dafür waren einerseits charakteristische Spektrallinien, wie sie entstehen, wenn die Strahlung junger Sterne Gaswolken in ihrer Nähe zum Leuchten anregt. Die Messdaten mit den Spektrografen erlaubten es den Forschern, andere mögliche Ursachen für das Leuchten des Gases auszuschließen, wie etwa Stoßwellen im Gas oder den aktiven Kern der Galaxie. Ihre Berechnungen nach ist die Sternbildungsrate im Materiewind mit rund 30 Sonnenmassen pro Jahr sehr hoch – sie macht mehr als ein Viertel der gesamten Sternentstehung in dem verschmelzenden Galaxiensystem aus.

"Ein noch besserer Beweis für die Sternbildung in diesem Gaswind ist die direkte Beobachtung einer jungen stellaren Population mit allen Merkmalen der Sternbildung direkt in diesem Gasstrom", berichten Maiolino und seine Kollegen. Die Sterne sind vermutlich nur wenige Millionen Jahre alt und deutlich heißer und heller als andere, die in der galaktischen Scheibe entstehen, so die Forscher. Das Licht der meisten Sterne in dieser Region deutet zudem darauf hin, dass sie sich mit sehr großen Geschwindigkeiten vom Zentrum der Galaxie wegbewegen – wie es bei Objekten der Fall wäre, die in einem Strahl aus Materie vom Kern der Galaxie weggeschleudert werden. "Die Sterne, die im Wind in der Nähe des Galaxienzentrums entstehen, könnten durch dessen Anziehungskraft langsamer werden und sogar wieder nach innen wandern", erklärt Koautorin Helen Russell vom Institute of Astronomy in Cambridge. "Die Sterne, die weiter außen im Wind entstehen, werden allerdings weniger abgebremst und können die Galaxie sogar ganz verlassen."

Nach Ansicht der Astronomen wirft die Entdeckung der Sternbildung in solchen Materiewinden ein ganz neues Bild auf die Galaxienentwicklung. "Astronomen gehen bereits seit einer Weile davon aus, dass die Bedingungen in diesen Winden für Sternentstehung geeignet sein könnten. Allerdings konnte es bisher niemand tatsächlich nachweisen, da solche Beobachtungen sehr schwierig sind", erläutert Maiolino. "Wenn tatsächlich in den meisten galaktischen Winden Sternentstehung stattfindet, wie es manche Theorien vorhersagen, dann würde das unser Verständnis von Galaxienentwicklung komplett auf den Kopf stellen." Die Sternbildung in diesen Winden könnte beispielsweise erklären, wie schwere Elemente sich über die einzelnen Galaxien hinaus im All verteilen konnten: Wenn solche "mobilen Sternenwiegen" aus der Galaxie herausgeschleudert werden und später die Sterne als Supernovae explodieren, dann könnten die schweren Elemente in das intergalaktische Medium gelangen. Auch die Bildung von Spiralarmen in Galaxien wie der unsrigen könnte auf solche vom Schwarzen Loch wegschießende Ströme aus Gas und jungen Sternen zurückzuführen sein, spekulieren die Forscher.

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