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Wasserstoff-Diät machte Schwarze Löcher in der Frühzeit des Kosmos schwer

Schon recht kurz nach dem Urknall, nach nicht einmal einer Milliarde Jahren, gab es bereits Galaxien, in deren Kern superschwere Schwarze Löcher hausten, mehrere Milliarden Mal so schwer wie die Sonne. Das wissen die Astronomen aus Beobachtungen weit entfernter Quasare, aktiver Galaxien. Aber wie konnten die Schwarzen Löcher so schnell so groß werden? Noch komplizierter sah das Problem aus, weil frühere Beobachtungen mit ALMA, dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array, viel Staub und Gas in diesen frühen Galaxien gezeigt hatten, die eine schnelle Sternentstehung förderten. Aber wenn sehr viele Sterne entstehen, bleibt für  die Versorgung eines Schwarzen Lochs nur noch wenig übrig.

Die Lösung: Die jungen Riesen haben sich von riesigen Vorräten an kaltem Wasserstoffgas ernährt. Das fanden Astronomen jetzt mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO heraus.

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Wie der Eismond Enceladus zu seinen Tiger-Streifen kam

Saturns Eismond Enceladus ist eine der vielversprechendsten Welten, wenn es um die Suche nach außerirdischen Lebensräumen geht. Das wissen Sie als Leser der Eismond-Bücher natürlich längst. In der Nähe seines Südpols gibt es tiefe Spalten in seiner Kruste, durch die ständig Wasser nach außen dringt. Das ermöglicht den Forschern einen Blick unter das bis zu 100 Kilometer dicke Eis, ohne hindurchbohren zu müssen. Eine neue Studie soll nun das ungewöhnliche Aussehen dieser Sulci erklären, die auch „Tiger Stripes“ genannt werden.

„Diese zuerst von der Cassini-Mission entdeckten Streifen sind mit keiner anderen Struktur im Sonnensystem vergleichbar“, sagt Doug Hemingway, Hauptautor des Beitrags in Nature Astronomy. „Sie verlaufen parallel und in gleichmäßigen Abständen zueinander und sind jeweils etwa 130 Kilometer lang und 35 Kilometer voneinander getrennt. Und aus ihnen dringt ständig Wassereis. Das gibt es bei keinem anderen Planeten oder Mond.“

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Gleich drei riesige Schwarze Löcher im Kern einer Galaxie

Im Zentrum jeder ernstzunehmenden Galaxie lauert ein geheimnisvoller Riese – ein superschweres Schwarzes Loch, oft mit Millionen bis Milliarden Sonnenmassen. Im Kern unserer Milchstraße etwa befindet sich mit Sagittarius A* ein Schwerkraft-Monster, das die Masse von mehr als vier Millionen Sternen in der Größe unserer Sonne geschluckt hat.

Aber im universellen Vergleich ist das noch gar nichts. Gleich drei superschwere Schwarze Löcher haben Astronomen jetzt in der irregulären Galaxie NGC 6240 identifiziert, wie die Universität Göttingen meldet. NGC 6240, in etwa 330 Millionen Lichtjahren Abstand vom Sonnensystem im Sternbild Schlangenträger gelegen und 300.000 Lichtjahre durchmessend, zeigt schon durch ihre unregelmäßige Form, dass sie vor relativ kurzer Zeit – womöglich erst vor 30 Millionen Jahren – in einer gigantischen Galaxien-Kollision entstand.

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Eis und heiß: Eisriese kreist um Weißen Zwerg

In ein paar Milliarden Jahren, wenn die Sonne ihren Brennstoff-Vorrat aufgebraucht hat, wird sie sich erst in einen Roten Riesen verwandeln und dann zum Weißen Zwerg schrumpfen. Die Planeten unseres Systems überleben diese Zeit wahrscheinlich (wenn sie nicht davongeschleudert werden). Das wissen die Astronomen – theoretisch. Aber bisher hatte man noch keinen Weißen Zwerg gefunden, in dessen Orbit ein Planet kreist.

Deshalb freuen sich die Forscher nun umso mehr, dass ihnen WDJ0914+1914 vor die Linse gekommen ist, der sich etwa 1500 Lichtjahre entfernt im Sternbild Krebs befindet. „Es war eine dieser zufälligen Entdeckungen“, sagt der Forscher Boris Gänsicke von der University of Warwick in Großbritannien. Die Forschungsgruppe, die er leitet, hatte etwa 7000 Weiße Zwerge inspiziert. Bei WDJ0914+1914 stieß sie auf Merkwürdigkeiten. Durch die Analyse der geringen Schwankungen des Sternlichts fanden die Forscher Spuren chemischer Elemente in Mengen, die man noch nie zuvor bei einem Weißen Zwerg beobachtet hatte. „Wir wussten, dass in diesem System etwas Außergewöhnliches vor sich gehen musste, und spekulierten, dass es sich um eine Art planetarischen Überrest handeln könnte.“

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Wenn ein Schwarzes Loch einfach zu groß ist

Schwarze Löcher zeichnen sich dadurch aus, dass sie schwer zu sehen sind. Die Astronomen, die danach suchen, haben manchmal Glück, allerdings auf Kosten eines Sterns: Wenn ein hungriges Schwarze Loch einem orbitierenden Stern Material entreißt und dieses schluckt, gibt die entstehende Akkretionsscheibe Strahlung ab, die sich messen lässt. Fast alle bekannten Schwarzen Löcher wurden bisher auf diese Weise entdeckt.

Aber es erscheint logisch, dass das nicht alles sein kann. Schwarze Löcher entstehen, wenn schwere Sterne sterben. Und viele dieser Riesensterne sterben allein, ohne Begleiter, dem an dem das übrig bleibende Schwarze Loch knabbern könnte. Die bekannten Schwarzen Löcher stellen also vermutlich nur eine – womöglich nicht in allen Aspekten realistische – Auswahl dar.

Chinesischen Astronomen ist es nun gelungen, ein Schwarzes Loch so zu finden, wie man auch Planeten entdeckt: über seinen Einfluss auf die Bewegung eines sichtbaren Sterns. Dabei stießen die Forscher auf eine ungebetene Überraschung, die nicht so recht in die Theorien der Sternentstehung passt.

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