Andromeda, aufgenommen mit dem Wide-Field-Infrarot-Survey-Explorer der NASA. (NASA/JPL-Caltech/UCLA) In der Mitte befindet sich ein geheimnisvoll geformter Sternhaufen Andromeda-Galaxie , rund 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt und Nachbar der Milchstraße. Seit Jahrzehnten führt es Astronomen dazu, die Stirn zu runzeln und sich das Kinn zu streicheln.
Allerdings gibt es neue Forschungen darüber, wie Galaxien – und die supermassiven – entstehen Schwarze Löcher in ihren Zentren – miteinander kollidieren können, könnten eine Erklärung für diesen Cluster liefern. Es scheint, dass es durch einen Gravitations-„Kick“ verursacht werden könnte, etwas Ähnliches wie der Rückstoß einer Schrotflinte, aber in kosmischem Ausmaß.
Diese neueste Studie legt nahe, dass der Stoß stark genug wäre, um eine längliche Masse aus Millionen von Sternen zu erzeugen – technisch gesehen als exzentrische Kernscheibe – anstelle der Art symmetrischer Sternhaufen, die sich normalerweise im Zentrum einer Galaxie wie Andromeda befinden würden.
„Wenn Galaxien verschmelzen, werden ihre supermassiven Schwarzen Löcher zusammenkommen und schließlich ein einziges werden schwarzes Loch ,' sagt der Astrophysiker Tatsuya Akiba , von der University of Colorado Boulder. „Wir wollten wissen: Welche Konsequenzen hat das?“
Um das herauszufinden, führte das Team Computersimulationen von Kollisionen supermassiver Schwarzer Löcher durch. Die resultierende Kraft würde den Berechnungen zufolge ausreichen, um die Umlaufbahnen von Sternen in der Nähe eines galaktischen Zentrums in eine gestreckte Form zu ziehen, wie sie in Andromeda zu sehen ist.
Wenn Galaxien kollidieren, wird angenommen, dass sich ihre jeweiligen Schwarzen Löcher umeinander drehen und an Geschwindigkeit gewinnen, bevor sie schließlich zusammenstoßen. Wie Sie sich vorstellen können, wird dadurch eine Menge Energie freigesetzt Gravitationswelle Impulse – wir sprechen von buchstäblichen Wellen im Gefüge von Raum und Zeit.
Während die durch diese Verschmelzungen erzeugten Wellen die Sterne der Galaxie nicht direkt beeinflussen, können sie ihre Position beeinflussen. Basierend auf den von den Forschern zusammengestellten Modellen kann das verbleibende supermassereiche Schwarze Loch einen mächtigen Ruck in eine Richtung erhalten. Wenn der Stoß nicht zu stark (oder zu schwach) ist, kann er eine Menge Sterne in der Nähe mit sich ziehen.
'Diese Gravitationswellen wird dem verbleibenden Schwarzen Loch Schwung wegnehmen, und es entsteht ein Rückstoß, wie der Rückstoß einer Waffe“, sagt Akiba .
Die Umlaufbahn von Sternen um ein supermassereiches Schwarzes Loch vor (l) und nach (r) einem Gravitationsstoß. (Steven Burrows/JILA)
Einige supermassereiche Schwarze Löcher können sich so schnell fortbewegen, dass sie ihrer Heimatgalaxie ganz entkommen. Diejenigen, die dies nicht tun, können offenbar immer noch das Potenzial haben, Sternhaufen in einer exzentrischen Kernscheibe zu hinterlassen.
Es wird angenommen, dass es im Universum bis zu 2 Billionen Galaxien gibt, und nicht alle folgen dem gleichen Muster. Die Forscher sagen, dass ihre Arbeit dazu beitragen könnte, einen Teil der Vielfalt in Sternhaufen zu erklären, die außerhalb von Andromeda und der Milchstraße auftreten.
Der nächste Schritt für diese spezielle Art der Analyse besteht darin, sie von der Skalierung aus zu vergrößern Hunderte von Sternen, die in diesen Computermodellen verwendet werden Millionen von Sternen zu untersuchen und vielleicht den gleichen Simulationsansatz auch auf Galaxien unterschiedlicher Art anzuwenden.
„Diese Idee – wenn man sich im Orbit um ein zentrales Objekt befindet und dieses Objekt plötzlich wegfliegt – kann verkleinert werden, um viele verschiedene Systeme zu untersuchen.“ sagt die Astrophysikerin Ann-Marie Madigan , von der University of Colorado Boulder.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Astrophysikalische Tagebuchbriefe .