Der große Wagen gehört zu den Sterngruppen, die von den meisten Menschen erkannt werden (übrigens ist der Wagen kein offizielles Sternbild, sondern nur Teil des Sternbilds “Großer Bär”). Mit freiem Auge ist die markante Ansammlung von Sternen leicht zu sehen. Nicht so leicht zu sehen ist all das, was sich sonst noch so in dieser Region des Himmels befindet. Dazu braucht man große Teleskope oder Weltraumobservatorien. Observatorien, wie zum Beispiel den Swift-Satelliten, der nach Gammablitzen sucht und seine Augen nach anderen Phänomenen offen hält, bei denen große Menge an Röntgen- und Gammastrahlung frei werden. Und so ein Phänomen haben Wissenschaftler kürzlich gefunden (“SDSS1133: An Unusually Persistent Transient in a Nearby Dwarf Galaxy”). Das Ding um das es geht trägt den Namen “SDSS1133” und niemand weiß momentan so wirklich, um was es sich dabei handelt.

Die bekannten Fakten sehen so aus: Das Objekt gehört zur Zwerggalaxie Markarian 177 die sich in einer Entfernung von ungefähr 90 Millionen Lichtjahren befindet (und bitte beachtet zu den Entfernungsangaben und der Frage, wann die Ereignisse dort “wirklich” stattgefunden haben diesen Artikel über kosmologische Entfernungen). Es trägt den Namen “SDSS1133” weil es schon 2003 im Rahmen des Sloan Digital Sky Survey beobachtet wurden. Das Ding leuchtet im Röntgenlicht und das macht es schon seit langer Zeit. Die Astronomen haben in alten Archiven gesucht und Aufnahmen gefunden, die bis ins Jahr 1950 zurückreichen. Zusammen mit neuen Bildern lässt sich die Geschichte von SDSS1133 also über mehr als 60 Jahre verfolgen und es hat die ganze Zeit geleuchtet, wie diese Animation zeigt:

SDSS1133 ist das helle Dingens unten links und befindet sich knapp 2600 Lichtjahre vom Zentrum der Galaxie (das große helle Dingens rechts oben) entfernt. Und bevor die Sache noch mysteriöser wird, schauen wir uns lieber mal eine hochauflösende Aufnahme an, die im Infrarotlicht vom hawaiianischen Keck-Teleskop gemacht worden sind:

Dieses Bild des Keck-Teleskops zeigt auch Hinweise, dass es im Zentrum von Markarian 177 ein bisschen drunter und drüber geht. Anscheinend ist das Gas dort ordentlich durchgewirbelt worden und viele neue Sterne entstehen. So etwas passiert normalerweise immer dann, wenn zwei Galaxien verschmelzen: Das ganze interstellare Gas wird bei Verschmelzung im Zentrum verdichtet und zu neuen Sternen geformt. Und wenn Markarian 177 tatsächlich vor vergleichsweise kurzer Zeit aus der Kollision zweier Galaxien entstanden ist, dann könnte SDSS1133 ein supermassereiches schwarzes Loch sein, dass bei diesem Zusammenstoß aus seiner ursprünglichen Galaxie geschleudert wurde.

Im Zentrum so gut wie jeder Galaxie sitzt ein supermassereiches schwarzes Loch und wenn zwei Galaxien miteinander verschmelzen, dann kollidieren dabei meistens auch die schwarzen Löcher. Unter bestimmten Umständen kann aber auch eins von beiden durch die gravitativen Störungen des anderen weit hinaus aus der fusionierten Galaxie geschleudert werden. Dabei würde es das ganze Material in seiner Akkretionsscheibe mitnehmen und damit weiter Gamma-, Röntgen- und andere Strahlung abgeben, auch wenn es jetzt allein und ohne Galaxie unterwegs ist.

Das alles scheint ziemlich gut zu SDSS1133 zu passen und wenn es wirklich ein ausgeworfenes schwarzes Loch ist, dann wäre es das erste Mal, dass so ein Objekt von Astronomen konkret beobachtet worden wäre! Dass solche Auswürfe bei galaktischen Kollisionen vorkommen, weiß man aus diversen Computersimulationen. Aber beobachtet hat man so etwas bis jetzt noch nie. So stellt man sich das ganze in einer Simulation vor:

Es gibt aber auch noch eine zweite Möglichkeit, um die Beobachtungen zu erklären. SDSS1133 könnte auch ein sogenannter Leuchtkräftiger Blauer Veränderlicher (LBV) sein. So nennt man die Endphase im Leben sehr heißer und massereicher Sterne. Die blähen sich kurz vor dem Ende noch einmal so richtig auf, werden enorm hell (millionenfach heller als die Sonne) und können durchaus so aussehen, wie es SDSS1133 tut. Nach dieser Interpretation hätte man in der Zeit vor 2001 auf den Archivaufnahmen beobachtet, wie sich der Stern weiter aufbläht und immer heller wird. Der Riesenstern muss zwischen 1950 und 2001 quasi konstant jede Menge Ausbrüche und Eruptionen gezeigt haben. 2001 folgte dann die Supernova-Explosion deren Überreste bis heute immer noch “glühen” und jede Menge Strahlung ins All schicken.

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Kommentare (25)

  1. #1 Frantischek
    26. November 2014

    … und wenn zwei Galaxien miteinander verschmelzen, dann kollidieren dabei meistens auch die schwarzen Löcher…

    Als aufmerksamer Leser habe ich von dir natürlich schon gelernt das bei Mergern so gut wie keine Sterne miteinander kollidieren.
    Warum tun es die BHs? Weil sie so viel größer sind (wenns supermassive sind) ?
    Oder weil ihre Gravitation viel weiter reicht als die von Sternen?

  2. #2 Florian Freistetter
    26. November 2014

    @Frantischek: “Warum tun es die BHs? Weil sie so viel größer sind (wenns supermassive sind) ?”

    Naja, hauptsächlich, weil sie eben beide im Zenrtrum des Potentialtopfs sitzen und natürlich mit ihrer Millionenfachen Sonnenmasse dann doch eine stärkere Anziehungskraft aufeinander ausüben als die Sterne.

  3. #3 Silava
    26. November 2014

    Eine sehr gute Frage, das würde mich auch interessieren!
    Etwas ins Blaue geraten würde ich sagen: Der Impulserhaltungssatz ist schuld. Die Sonnen der eigenen Galaxie rotieren um das zentrale Schwarze Loch herum, aber wenn Galaxien “kollidieren” dann stürzen einige Sonnen der fremden Galaxie in das schwarze Loch und bremsen es ab (bei einer Frontalkollision wird der Impuls des Sterns zu 100% vom Impuls des schwarzen Loches abgezogen). So umkreisen sich die beiden zentralen schwarzen Löcher auf immer enger werdenden Bahnen.

  4. #4 Silava
    26. November 2014

    Sorry Florian, aber das ist meiner Meinung nach keine Lösung. Wenn zwei gravitativ nicht gebundende Objekte aufeinanderzufliegen und sich verfehlen, dann entschwinden sie nach der größten Annäherung wieder in die Weiten des Universums.

  5. #5 Alderamin
    26. November 2014

    @Florian

    Damit müssen sie aber trotzdem noch Impuls und Energie loswerden, sonst umkreisen sie sich nur in großem Abstand.

    @Silava

    Nö, die paar Millionen Sonnenmassen machen im Verhältnis zu einer Galaxie mit ein paar hundert Milliarden Sonnenmassen nichts aus.

    Ich denke, da ist ein Prozess am Werk, wie bei der früheren Wanderung des Jupiter im Sonnensystem, dass bei der Begegnung einer großen Masse mit vielen kleinen eher Impuls an die kleineren Massen abgegeben wird als in umgekehrter Richtung und die große Masse so allmählich in das Zentrum sackt. Da treffen die Schwarzen Löcher dann aufeinander. Den Rest erledigt die Abstrahlung von Gravitationswellen.

  6. #6 Frantischek
    26. November 2014

    Ich hab jetzt ein bissl gegoogelt.
    Und was ich dabei (glaub ich) erfahren habe ist das bei der Verschmelzung von BHs (egal in welchen Größenordnungen) die ausserordentlich starken Magnetfelder der BHs ein große Rolle spielen.

    Wie genau das abläuft kann ich nicht sagen. Ich werd versuchen mich da noch weiter einzulesen.

    Kann der Impuls über wechselwirkende Magnetfelder abgeführt werden?

  7. #7 Florian Freistetter
    26. November 2014

    @Alderamin: “Damit müssen sie aber trotzdem noch Impuls und Energie loswerden, sonst umkreisen sie sich nur in großem Abstand.”

    Ja, das ist natürlich auch richtig. Ich hab das nicht so weit ausgeführt, wie man sollte. Ist im Detail auch ziemlich komplex: Drehimpulserhaltung, Gravitationswellen, Impuls-Schieberei usw – da kommt einiges zusammen, damit es am Ende ordentlich rummsen kann 😉

  8. #8 Alderamin
    26. November 2014

    @Frantischek

    Mag sein, aber dafür müssen sie sich zunächst mal nahe kommen. Wenn die Galaxien kollidieren, werden ihre Zentren ja typischerweise in ein paar Zehntausend Lichtjahren Abstand aneinander vorbei fliegen. Das muss rein Newton’sch auf weniger als ein oder ein paar Lichtjahre schrumpfen, damit andere Mechanismen greifen.

    Ich habe ehrlich gesagt dieses “Gravitational Scattering” von Kometen in die Oort-Wolke durch Jupiter noch nicht so ganz verstanden, aber ich stelle mir vor, dass es statistisch (vielleicht aus geometrischen Gründen) öfter dazu kommt, dass kleine Objekte vom großen einen beschleunigenden Gravity-Assist bekommen, als einen bremsenden. Eine anschauliche Erläuterung dafür habe ich leider nicht gefunden.

    Jedenfalls nehmen bei den supermassiven Schwarzen Löchern die Sterne und Gaswolken die Rolle der Asteroiden ein und das Schwarze Loch die des Jupiters. So stelle ich mir das jedenfalls vor.

  9. #9 Isco
    26. November 2014

    Wäre ein Schwarzes loch Schlimm?

  10. #10 Silava
    26. November 2014

    Ich habe noch eine Idee: Wenn zwei Galaxien sich nahekommen, dann werden einzelne Sterne mit hoher Geschwi digkeit aus dem System geworfen. Kann das eine Methode sein wie das Gesamtsystem Impuls abführt so dass sich die Galaxienzentren/Schwarze Löcher annähern?

  11. #11 Alderamin
    26. November 2014

    @Silava

    Wenn das Schwarze Loch irgendwie die Quelle des Impulses ist, schon. Im allgemeinen wird es dann auch unmittelbar an der Wechselwirkung mit den hinausgeworfenen Sternen beteiligt sein. Das ist eigentlich genau das, was ich in #5 und #8 meinte.

    @lsco

    Nein. Wir reden hier von gaaanz weiiit weg oder gaaanz laaaaange hin. Wenn z.B. die Milchstraße mit der Andromedagalaxie kollidieren wird, dann werden die supermassiven Schwarzen Löcher in den beiden Galaxien verschmelzen und das wird ein spektakuläres Feuerwerk geben, aber bis dahin ist die Sonne längst verloschen und die Menschheit schon lange ausgestorben, das ist länger hin, als es die Erde überhaupt schon gibt. Und andere Galaxien, wo so was heute passiert, sind viel zu weit entfernt, als dass uns das irgendwie betreffen könnte.

  12. #12 ron
    26. November 2014

    Wie lange braucht eigentlich so eine Kollision bis sie abgeschlossen ist und Ruhe eingekehrt ist? Würde man das direkt merken wenn sich unser Planet mittendrin befinden würde?

  13. #13 Frantischek
    26. November 2014

    Wenn die Galaxien kollidieren, werden ihre Zentren ja typischerweise in ein paar Zehntausend Lichtjahren Abstand aneinander vorbei fliegen

    Das ist glaub ich ein entscheidender Faktor. Nehmen wir die Milchstrasse. Da haben wir einen Durchmesser von ca. 100000Lj. Wenn die mit einer ziemlich gleich großen Galaxie zusammenstößt, und man von einem Abstand der BHs von einigen zehntausen Lj (jetzt einmal 50000 angenommen) beim Zusammenstoß ausgeht dann würde man sowas wie einen “halben Treffer” beim Karambol erhalten (die Kanten der Kugeln schneiden den Mittelpunkt der anderen).

    Wie wahrscheinlich ist so ein Zusammentreffen im Vergleich zu “volleren” (wieder Karambol) Treffern, bzw. einem “streifenderem” Treffer? An und für sich würde ich als Laie mit der Erklärung von Florian d´accord gehen, das aufrgund der tiefen Gravitationstrichter die BHs eine Neigung haben sich direkter zu treffen.

    Wäre interessant zu wissen wies in der Realität aussieht. Ich werd wohl gleich wieder Google penetrieren und schauen wie weit ich da komm….

  14. #14 Florian Freistetter
    26. November 2014

    @ron: Ne galaktische Kollision dauert ein paar Milliarden Jahren. Und auf nem Planeten merkst du nichts davon. Der Sternenhimmel den du sehen kannst ändert sich halt im Laufe der Jahrhunderttausende. Aber das tut er auch ganz von selbst (Ich hab in meinem Buch “Krawumm” mehr zu galaktischen Kollisionen geschrieben, falls du interessiert bist).

  15. #15 DasKleineTeilchen
    27. November 2014

    was sehen wir eigentlich auf der IR-aufnahme vom keck genau? *sind* das 2 kerne im zentrum von Markarian 177?

  16. #16 DasKleineTeilchen
    27. November 2014

    ochmenno, war die frage wirklich so doof?

  17. #17 Alderamin
    27. November 2014

    @DasKleineTeilchen

    Wenn Du dem Link unter dem Bild folgst, findest Du folgende Bildbeschreibung:

    Twin bright spots in the galaxy’s center are consistent with recent star formation, a disturbance that hints this galaxy may have merged with another.

    Also, das sind zwei Zentren der Sternentstehung. Ob das die alten Zentren der kollidierten Galaxien sind, wird nicht gesagt. Typischerweise entstehen Sterne da, wo viel Gas ist, und die Zentren von Galaxien sind typischerweise eher arm an Gas.

  18. #18 PDP10
    28. November 2014

    @DasKleineTeilchen:

    “ochmenno, war die frage wirklich so doof?”

    Hee! Mal langsam!

    Ich verrat dir jetzt mal was …

    Pscht! *flüster*:
    Auch ein @Alderamin hat, soweit ich weiss sowas wie einen Job und kann hier nicht den ganzen Tag Fragen beantworten …

    Und ein Florian hat auch noch mehr zu tun als dieses Blog …

    😉

    PS: Grüss Florian von mir, wenn du da auf dem Weihnachtsmarkt aufschlägst du alter Pankower! 🙂

  19. #19 Steffmann
    28. November 2014

    @Frantischek:

    Wie wahrscheinlich ist so ein Zusammentreffen im Vergleich zu “volleren” (wieder Karambol) Treffern, bzw. einem “streifenderem” Treffer?

    Vermutlich blamiere ich mich jetzt, weil es so offensichtlich scheint. Aber der Karambolvergleich hinkt. Die Kugeln sind zu massearm, um die anderen wirkenden Kräfte messbar zu beeinflussen. Bei 2 kollidierenden Galaxien hingegen wird eine progressiv zunehmende Gravitationskraft mit abnehmender Entfernung durchaus wirken. Aber eben nicht linear.

  20. #20 Florian Freistetter
    28. November 2014

    @DasKleineTeilchen: Sorry, ich hatte die Frage einfach übersehen (kommt manchmal vor; besonders wenn es Kommentare mitten in der Nacht sind 😉 )

  21. #21 Alderamin
    28. November 2014

    @PDP10

    Abgesehen vom Job: ich weiß auch nicht alles (bin Amateur!), ich weiß nur, wie man die Antwort finden kann. Und im Moment ist hier in der Tat ein wenig Betrieb.

    @Steffmann, Frantischek

    So ein Supermassives Schwarzes Loch ist in der Größenordnung von höchstens ein paar AU. Der Abstand zwischen Sternen ist in der Größenordnung von 25000 AU. Da sind direkte Kollisionen ziemlich ausgeschlossen, zumal die Schwerkraft zwischen den Schwarzen Löchern sie beim Annähern beschleunigt. Die kleinste Seitwärtskomponente der Bewegung führt wegen des zunächst langen Hebelarms am Ende zu einer großen Fliehkraft, die die Objekte weit voneinander entfernt hält. Das ist genau so, wenn man etwas von der Erde auf die Sonne fallen lassen wollte. Man muss dann die Bahngeschwindigkeit der Erde von 29,8 km/s ganz bis auf 0 reduzieren, sonst fällt man unweigerlich an der Sonne vorbei. Insofern ist der interstellare Raum mit nur 16,7 km/s Fluchtgeschwindigkeit in Richtung der Erdbewegung viel einfacher zu erreichen als die Sonne, und der Jupiter energetisch näher als der Merkur.

  22. #22 DasKleineTeilchen
    28. November 2014

    @FF: sorry meinerseits; ich doofkopp muss ja auch nicht mitten inna nacht fragen posten.

    @PDP10: *grmph* siehe oben.

    @Alderamin: ich *bin* dem link genau deswegen gefolgt, hab in der textwüste aber wohl den entscheidenen satz einfach mal übersehen. sorry.

  23. #23 Frantischek
    28. November 2014

    @steffmann und alderamin:

    Ich hab mich wahrscheinlich (Wieder einmal) schlecht ausgedrückt. Mit dem Vergleich aus dem Billiard wollte ich natürlich nicht die Galaxien als Kugeln darstellen sondern danach fragen ob die Galaxien wenn sie kollidieren, es eher so tun das die zentralen BHs den Randbereich der anderen streifen, oder eher das Zentrum.

    Mittlerweile hab ich schon einiges dazu gefunden. Wie es sich mir darstellt wird es wohl in den allermeisten Fällen so sein das sie sich zuerst nur sehr leicht am Rand oder gar nicht streifen und sich dann in Spiralen immer weiter aufeinander zu bewegen.

    @alderamin:

    Zu deinem Beispiel:
    Wenn ich jetzt die Bahngeschwindigkeit eines Objekts nicht ganz loswerde sondern eine kleine Restgeschwindigkeit überbleibt. Wird das Objekt dann zuerst an der Sonne vorbeifliegen und dann mit der Zeit hineinspiralen?
    Oder wird es eine Umlaufbahn einschlagen die z.B. Kometen ähnelt?
    Oder wird es wegkatapultiert und verlässt den sonnennahen Bereich für immer (evtl. das Sonnensystem)?

    Mein Gefühl sagt: Je kleiner die Geschwindigkeit desto größer die Chance auf eine Spiralbahn die letztlich in der Sonne endet.

    Und noch eine Frage. Dazu hab ich nichts gefunden.
    Wie weit kann das Magnetfeld eines typischen supermassiven BH reichen?

  24. #24 Alderamin
    28. November 2014

    @frantischek

    Zu deinem Beispiel:
    Wenn ich jetzt die Bahngeschwindigkeit eines Objekts nicht ganz loswerde sondern eine kleine Restgeschwindigkeit überbleibt. Wird das Objekt dann zuerst an der Sonne vorbeifliegen und dann mit der Zeit hineinspiralen?
    Oder wird es eine Umlaufbahn einschlagen die z.B. Kometen ähnelt?
    Oder wird es wegkatapultiert und verlässt den sonnennahen Bereich für immer (evtl. das Sonnensystem)?

    Es wird in einer mehr oder weniger (je nach verbleibender Seitwärtskomponente) engen Ellipsenbahn zwischen dem sonnennächsten Punkt und er Erdbahn kreisen (also Kometenbahn). Damit die Bahn näher an die Sonne heran kommt, muss das Objekt Energie abgeben, entweder durch Reibung (aber woran?), Gravitationswellen (das dauert…), Rückstoß (Jarkowski-Effekt) oder durch Austausch von Energie und Impuls mit einem anderen Objekt (z.B. Venus oder Merkur). Dann kann es ggf. mit der Sonne kollidieren oder aus dem Sonnensystem katapultiert werden. Oder mit einem Planeten kollidieren.

    Bei Supermassiven Schwarzen Löchern in Galaxien gibt’s viele Sterne zum Wechselwirken und der Effekt der Gravitationsstrahlung ist größer, außerdem können Magnetfelder eine Rolle spielen etc. Auf diese Weise können sich die Schwarzen Löcher offenbar allmählich annähern.

  25. #25 Frantischek
    28. November 2014

    Antwort an mich selber, mit der Bitte um Korrektur:

    Aus diesen beiden Artikeln entnehme ich folgendes:
    1. Das Magnetfeld eines BHs kann Kräfte in der gleichen Größenordnung wie dessen Gravitation erzeugen.
    2. Es erzeugt auch noch in Entfernungen von mind. 150LJ (wahrsch. darüber hinaus) messbare Effekte. Es reicht also außerordentlich weit, im Vergleich zur Größe des BH selbst.

    Wenn die BHs ihren Impuls über Magnetfelder abgeben können sollten diese eine Hauptrolle in der Annäherung derselben vor der Kollision spielen.
    http://phys.org/news/2014-06-surprisingly-strong-magnetic-fields-black.html
    http://phys.org/news/2013-08-strong-magnetic-field-milky-black.html#nRlv