Wenn supermassereiche Sterne geboren werden, haben sie fast immer ein Zwillingspaar, und die beiden Sterne umkreisen einander normalerweise.
Aber Astronomen der Galactic Center Group der UCLA und des Keck-Observatoriums haben über ein Jahrzehnt an Daten über 16 junge supermassereiche Sterne analysiert, die das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße umkreisen. Ihre Ergebnisse wurden heute in der veröffentlicht Astrophysikalisches Journalenthüllen eine verblüffende Schlussfolgerung: Alle von ihnen sind Singletons.
Aber warum? Entstehen die Sterne, die etwa zehnmal größer sind als unsere Sonne, allein in der lebensfeindlichen Umgebung des Schwarzen Lochs? Wurden ihre „Zwillinge“ vom Schwarzen Loch rausgeschmissen? Oder sind Sternpaare zu Einzelsternen verschmolzen?
Die Ergebnisse stützen ein Szenario, in dem das zentrale supermassereiche Schwarze Loch benachbarte Sterndoppelsysteme dazu bringt, zu verschmelzen oder zerstört zu werden, wobei eines der Paare aus dem System ausgeworfen wird.
Die von den Wissenschaftlern beobachteten Sterne sind als S-Sterne bekannt und die meisten von ihnen sind jung – innerhalb der letzten 6 Millionen Jahre entstanden – und massereich. Sie befinden sich meist innerhalb eines Lichtmonats oder etwas weniger als 500 Milliarden Meilen vom Schwarzen Loch entfernt.
„So junge Sterne sollten gar nicht erst in der Nähe des Schwarzen Lochs sein“, sagte der UCLA-Postdoktorand Devin Chu, der Erstautor der Studie. „Sie konnten nicht in nur 6 Millionen Jahren in diese Region eingewandert sein. Aber es ist überraschend, in einer so lebensfeindlichen Umgebung eine Sternenform zu haben.“
Chu und seine Kollegen nutzten Daten, die mit Kecks adaptiven Optikinstrumenten aufgenommen wurden, um die erste Suche nach spektroskopischen Doppelsternen unter den S-Sternen durchzuführen. Spektroskopische Doppelsterne erscheinen durch optische Teleskope als Einzelsterne, aber wenn das von ihnen emittierte Licht von Wissenschaftlern analysiert wird, stellt sich heraus, dass es sich tatsächlich um Sternpaare handelt.
Alle S-Stars, die Single zu sein schienen, waren tatsächlich allein.
Noch überraschender war, dass die Forscher herausfanden, dass die Anzahl der Paare von S-Sternen, die möglicherweise in der Nähe des Schwarzen Lochs existieren könnten, viel geringer war als die Anzahl vergleichbarer Sterne in dem Raumabschnitt, der die Sonne der Erde umgibt, der sogenannten Sonnenumgebung.
Dazu berechneten sie eine Metrik namens Binärbruch, die definiert, wie viele Sterne in einem bestimmten Gebiet paarweise vorkommen könnten; Je höher der binäre Anteil, desto mehr Sterne könnten paarweise existieren. Frühere Studien haben gezeigt, dass der binäre Anteil für S-Sterne-ähnliche Sterne in der Sonnenumgebung der Erde etwa 70 % beträgt. In der neuen Studie fanden die Forscher heraus, dass die Obergrenze in der Nähe des Schwarzen Lochs der Milchstraße nur 47 % beträgt – was darauf hindeutet, dass die extreme Umgebung des Schwarzen Lochs das Überleben von Sterndoppelsternen einschränkt.
„Dieser Unterschied spricht für die unglaublich interessante Umgebung im Zentrum unserer Galaxie; wir haben es hier nicht mit einer normalen Umgebung zu tun“, sagte Chu. „Dies deutet auch darauf hin, dass das Schwarze Loch diese nahegelegenen Doppelsterne dazu bringt, zu verschmelzen oder auseinandergerissen zu werden, was wichtige Auswirkungen auf die Erzeugung von Gravitationswellen und Hypergeschwindigkeitssternen hat, die aus dem galaktischen Zentrum ausgestoßen werden.“
Die UCLA-Forscher planen nun zu untersuchen, wie sich die Grenze des von ihnen berechneten Binäranteils im Vergleich zum Binäranteil für ähnliche Sterne verhält, die weiter vom Schwarzen Loch entfernt sind, sich aber immer noch in dessen Gravitationseinfluss befinden.
