Intergalaktische Ausreißer

Die seltenen hyperschnellen Sterne der MIlchstraße könnten Ausreißer aus der Großen Magellanschen Wolke sein (Grafik: University of Cambridge)

In unserer Milchstraße gibt es einige Sterne, die extrem schnell durch den Raum rasen - so schnell, dass selbst die Gravitation unserer Galaxie sie nicht halten kann. Was diese sogenannten Hyperschnellläufer auf Tempo brachte, könnten nun britische Astronomen herausgefunden haben. Demnach stammen diese Sterne wahrscheinlich aus der Großen Magellanschen Wolke – einer unserer Nachbargalaxien. Eine Supernova, kombiniert mit der hohen Eigengeschwindigkeit dieser Galaxie, könnte den stellaren "Ausreißern" genügend Schub verliehen haben, um ihre hohe Geschwindigkeit zu erklären.

Normalerweise herrschen in der Milchstraße klare Verhältnisse: Die meisten Sterne unserer Heimatgalaxie kreisen um das galaktische Zentrum, ganz ähnlich wie Planeten um ein Zentralgestirn. Starke Gravitationskräfte halten Sterne und ganze Sternenhaufen in der Bahn. Doch es gibt Sterne, die verstoßen gegen diese "Ordnung": Blaue Riesensterne, die mit der enormen Geschwindigkeit von teilweise weit mehr als 500 Kilometern pro Sekunde durch die Milchstraße rasen. Diese sogenannten Hyperschnellläufer haben damit genügend Tempo, um die Gravitation der Milchstraße zu überwinden und sogar aus unserer Galaxie herauszuschießen. Rund 20 solcher "Ausreißersterne" haben Astronomen bis jetzt entdeckt, darunter sogar einen möglichen Doppelstern.

Wie sind sie entstanden?

Doch wie diese Hyperschnellläufer auf ihr jetziges Tempo beschleunigt wurden, ist bisher ein Rätsel. Einer Theorie nach könnten die Sterne durch das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße aus ihrer einstigen Position katapultiert worden sein. Das allerdings könnte nur die Entstehung einiger Rasersterne erklären, denn andere sind zuvor nie auch nur in die Nähe des zentralen Schwarzen Lochs gekommen. Stattdessen stammen sie aus den äußeren Regionen der galaktischen Scheibe, wie die Rekonstruktion der Flugbahn dieser Hyperschnellläufer ergab. Eine andere von Astronomen diskutierte Möglichkeit der Beschleunigung wäre eine Supernova in einem Doppelsternsystem. Wenn sich beide Partner vor dieser Sternexplosion eng umkreisen, könnte die freigesetzten Energie ausreichen, um den nichtexplodierten Partner wegzuschleudern und stark zu beschleunigen. Das Problem in diesem Fall: Die meisten Hyperschnellläufer sind blaue Riesen – und damit Sterne, die in einem Doppelsystem ihren Partner nicht eng genug umkreisen könnten, ohne mit ihm zu verschmelzen. Ist ihr Orbit jedoch weiter, bekommen sie selbst bei einer Supernova ihres stellaren Partners nicht genügend Tempo, um ein Hyperschnellläufer zu werden.

"Die früheren Erklärungen für den Ursprung von Hyperschnellläufern haben mich nicht zufriedengestellt", sagt Erstautor Douglas Boubert von der University of Cambridge. Denn sie können beispielsweise nicht erklären, warum diese Sterne nicht gleichmäßig über die Milchstraße verteilt sind, sondern sich stattdessen in einem Gebiet um die Konstellationen Löwe und Sextant häufen. Ihr Verdacht: Möglicherweise stammen diese Sterne ursprünglich gar nicht aus der Milchstraße, sondern sind Ausreißer einer benachbarten Zwerggalaxie, der Großen Magellanschen Wolke. Dass es einen solchen Austausch von Sternen zwischen Nachbargalaxien gibt, haben erst kürzlich Bewegungsanalysen von Sterne im Außenbereich der Milchstraße bestätigt. Boubert und seine Kollegen vermuteten daher in den Hyperschnellläufern eine extreme Variante solcher galaktischen Überläufer. Ob und wie diese Sterne dabei genügend Tempo bekommen, um zu Hyperschnellläufern zu werden, haben sie durch die Analyse der Daten zu den bekannten Exemplaren und durch Computersimulationen untersucht.

"Vom Expresszug abgesprungen"

Das Ergebnis: Den Berechnungen nach könnten die Hyperschnellläufer der Milchstraße tatsächlich Ausreißer aus der Großen Magellanschen Wolke sein – und es könnte erklären, warum sie so viel schneller sind als die meisten anderen aus Doppelsternsystemen herauskatapultierten Sterne. "Diese Sterne sind sozusagen gerade von einem Expresszug abgesprungen – kein Wunder, dass sie so schnell sind", erklärt Koautor Rob Izzard von der University of Cambridge. Denn die Große Magellansche Wolke kreist mit rund 400 Kilometern pro Sekunde um die Milchstraße herum. Ein Stern, der beispielsweise durch eine Supernova in Flugrichtung aus ihr herauskatapultiert wird, profitiert daher von der Eigengeschwindigkeit der Zwerggalaxie: Sie verleiht ihm genau den zusätzlichen Schub, den er braucht, um zum Hyperschnellläufer zu werden, wie die Forscher anhand ihrer Simulationen herausfanden. "Dieses Szenario könnte auch ihre Position am Himmel erklären", sagt Izzard. "Denn die schnellsten Ausreißer werden entlang des Orbits der Großen Magellanschen Wolke weggeschleudert und damit genau in Richtung der Konstellationen Löwe und Sextant."

Wie die Astronomen ermittelten, könnte dieser Mechanismus noch viele weitere, bisher unentdeckte "Ausreißer" in die Milchstraße katapultiert haben. "Wir prognostizieren, dass es rund 10.000 Ausreißer gibt", so Boubert. Von diesen könnte ein beträchtlicher Teil schnell genug sein, um der Gravitation der Milchstraße zu entkommen – und damit ein Hyperschnellläufer. Viele dieser Sterne – egal ob bloß "normale" Ausreißer oder Hyperschnellläufer – könnte jedoch inzwischen längst ihren Lebenszyklus vollendet haben. Sie haben sich daher in Neutronensterne und stellare Schwarze Löcher verwandelt. In der Folge könnte dies bedeuten, dass in unsere Heimatgalaxie nicht nur Tausende von Ausreißern aus der Großen Magellanschen Wolke umherfliegen, sondern auch Tausende von Neutronensternen und Schwarzen Löchern, die ursprünglich einmal Sterne in unserer Nachbargalaxie waren. "Ob wir mit diesem Szenario richtig liegen, könnten wir schon bald herausfinden", sagt Boubert. "Denn der Satellit Gaia der Europäischen Weltraumagentur ESA wird schon im nächsten Jahr neue Daten zu Milliarden Sternen liefern." Stimmt die Theorie der Astronomen, dann müsste auch ein ganzer Schweif von neuentdeckten Hyperschnellläufern zwischen der Großen Magellanschen Wolke und den Konstellationen Löwe und Sextant darunter sein.

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