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Im Herzen der Milchstraße

Nach dem heutigen Wissen der Astrophysiker sind supermassive Schwarze Löcher, die Millionen Sonnenmasse in sich vereinigen, in unserem Universum allgegenwärtig: Sie dürften sich in den Zentren der allermeisten Galaxien finden. In aktiven Galaxienkernen sind sie für spektakuläre Phänomene wie die Jets von Radiogalaxien mit ihren gigantischen Radioblasen verantwortlich, aber auch im Herzen gemäßigter Galaxien wie unserer Milchstraße schlummert ein Massemonster.

Unser eigenes Schwarzes Loch

Dass wir in unserer Heimatgalaxie ein supermassives Schwarzes Loch so zusagen direkt vor der Haustür haben, nur rund 25000 Lichtjahre von uns entfernt, ist vielleicht ein wenig unheimlich, aber aus astronomischer Sicht ein wahrer Segen. Die direkteste Möglichkeit, nachzuweisen, dass es sich bei einem Beobachtungsobjekt um ein Schwarzes Loch handelt, besteht in der Bestimmung seiner Masse und der Abschätzung seiner Ausdehnung. Die Massenbestimmung kann für astronomische Objekte recht schwierig sein; gute Ausgangsvoraussetzungen sind allerdings immer dann gegeben, wenn sich mehrere Objekte unter gegenseitigem Schwerkrafteinfluss umeinander bewegen. Für solche Bewegungen nämlich sagen die Gesetze der Himmelsmechanik Zusammenhänge zwischen den Massen der beteiligten Himmelskörpern und den Einzelheiten ihrer Bahnbewegung vorher. Eine hinreichend vollständige Kenntnis der Umlaufbahnen lässt daher Rückschlüsse auf die Massen zu.

Die Verfolgung von Sternbewegungen

Im Falle des zentralen Schwarzen Lochs unserer Milchstraße haben Astronomen über Jahre hinweg sehr genau vermessen, wie sich die Sterne in der unmittelbaren Zentrumsumgebung bewegen. Die folgende Abbildung zeigt eine Simulation, die auf Beobachtungen beruht, die Forscher des Max-Planck-Instituts für Extraterrestrische Physik über sechs Jahre hinweg mit dem New Technology Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO gemacht haben.


[Simulation: Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik.
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Zu sehen ist eine Region von nur wenigen Lichttagen rund um das Zentrum unserer Milchstraße, das von der Erde aus gesehen im Sternbild Schütze (Sagittarius) liegt und, wie erwähnt, rund 25000 Lichtjahre von uns entfernt ist. Das rote Kreuz in der Mitte markiert die Position von "Sagittarius A*", einer kompakten Radioquelle. Die Astronomen haben ein detailliertes dreidimensionales Modell entwickelt, um die Bewegung der in der Abbildung sichtbaren Sterne zu erklären; die in dieser Weise rekonstruierten Bahnkurven sind gelb eingezeichnet.

Aus den neuesten Rechnungen, denen mittlerweile schon 10 Jahre an hochauflösenden Beobachtungen von rund drei Dutzend individuellen sternen rund um Sagittarius A* zugrundeliegen, aufgenommen von mehreren unabhängigen Beobachtergruppen, folgt, dass dieses Objekt die Masse von 3,3 Millionen Sonnen in sich vereinigt. Aus den Bahndaten eines der Sterne ergab sich zugleich eine sehr genaue obere Grenze für die Ausdehnung des Objekts - um in die Umlaufbahn des Sterns zu passen, darf der Radius von Sagittarius A* nicht größer als 17 Lichtstunden sein. Neuere Radioastronomische Messungen haben sogar noch eine kleinere Ausdehnung von rund 20 Lichtminuten ergeben, vergleichbar dem Durchmesser der Bahn unserer Erde um die Sonne.

Masse und Ausdehnung führen zu einer mittleren Dichte des Objekts, die nur auf eine Art zu erklären ist: es handelt sich um ein Schwarzes Loch im Zentrum unserer eigenen Galaxis.

 


Weitere Informationen

Die relativistischen Grundkonzepte, die diesem Vertiefungsthema zugrundeliegen, werden in Einstein für Einsteiger erklärt, insbesondere im Abschnitt Schwarze Löcher & Co.

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Externe Links

Eigenbewegungen im galaktischen Zentrum
Webseiten des Max-Planck-Instituts für Extraterrestrische Physik zu den Beobachtungen der Bahnbewegungen um unser galaktisches Schwarzes Loch

Neueste Radiobeobachtungen english
Pressemitteilung des National Radio Astronomy Observatory zu den neuesten Radiobeobachtungen des galaktischen Zentrums

GEOMAX-Heft zu Schwarzen Löchern (PDF-Datei, 520 kB)
Informationsblatt der Max-Planck-Gesellschaft zu Schwarzen Löchern (Material auf dem Niveau der gymnasialen Oberstufe)