• Forscher finden mögliche Ursache für Phänomen in Andromeda-Galaxie
  • Zentrum der Galaxie sieht anders aus, als Forscher es erwarteten
  • Computersimulation gibt Aufschluss
  • Was passiert, wenn zwei Galaxien zusammenprallen?  

Ein jahrzehntelanges Weltraum-Mysterium scheint endlich gelöst: Ein Forschungsteam der University of Colorado hat die mögliche Ursache für ein seltsames Phänomen in der Andromeda-Galaxie entdeckt. Die Andromeda-Galaxie gehört quasi zu unseren "Nachbarn", denn sie liegt im unmittelbaren Umkreis der Milchstraße. Für Wissenschaftler*innen ist sie daher besonders interessant. Hinzukommt, dass die als "M13" betitelte Galaxie das am weitesten von uns entfernte Himmelsobjekt ist, das wir mit bloßem Auge sehen können. Wie das Max-Planck-Institut für Radioastronomie erklärt, dürfte sie daher den Menschen schon sehr lange bekannt sein: Die erste Beschreibung der Andromeda-Galaxie stammt aus dem Jahr 905 vom persischen Astronomen Al-Sufi.

Weltraum-Mysterium endlich aufgedeckt: Wieso ist die Andromeda-Galaxie so eigenartig geformt?

Beim genaueren Hinsehen, mit etwas ausgereifterer Technik, machten Fachleute allerdings über die Jahre eine seltsame Entdeckung. Andromeda ist ein Spiralgalaxie ähnlich der Milchstraße, doch ihr Zentrum ist anders geformt als erwartet. "Als Wissenschaftler Andromeda zum ersten Mal betrachteten, erwarteten sie ein supermassives schwarzes Loch, das von einem relativ symmetrischen Sternhaufen umgeben ist", erklärt Ann-Marie Madigan vom Joint Institute for Laboratory Astrophysics (JILA). "Stattdessen fanden sie diese riesige, langgestreckte Masse." Die Bahnen der Sterne verliefen also eher oval, "als hätte jemand Knetmasse auseinandergezogen", heißt es in einer Mitteilung zu dem Forschungsprojekt.

Die Astrophysiker*innen des JILA, einem gemeinsamen Institut der University of Colorado  und der US-Bundesbehörde für Standards und Technologien (NIST), haben dafür nun endlich eine Erklärung gefunden. Ihre Erkenntnisse wurden im Fachmagazin The Astrophysical Journal Letters  veröffentlicht.

Mithilfe einer Computersimulation konnten die Forschenden die Entstehung der seltsamen Form - in der Fachsprache "exzentrische Kernscheibe" genannt - nachbilden. Die Simulation basiert auf der weitverbreiteten Annahme, dass die Andromeda-Galaxie entstanden ist, als vor Milliarden von Jahren zwei Galaxien kollidierten. Die Experten stellten also nach, wie die supermassiven Schwarzen Löcher im Zentrum zweier Galaxien aufeinandertreffen.

Das passiert, wenn zwei Galaxien aufeinander prallen

Es stellte sich heraus, dass bei einer solchen Kollision derart starke Kräfte entstehen, dass die Umlaufbahn der umliegenden Sterne verzerrt werden kann. Wie der leitende Autor der Studie, Tatsuya Akiba, beschreibt, kann es beim Zusammenprall zweier Galaxien passieren, dass die Schwarzen Löcher zunächst beginnen, umeinander zu kreisen. Sie werden immer schneller und schneller, bis sie schließlich ineinander krachen. Dabei verursachen sie sogenannte Gravitationswellen, "buchstäbliche Wellen im Gewebe von Raum und Zeit." Bestimmte Instrumente können solche Wellen inzwischen sogar auf der Erde messen - je nach Entfernung der Quelle, erreicht uns das Signal aber erst Milliarden Jahre nach ihrem Entstehen.

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"Diese Gravitationswellen tragen einen Impuls vom verbleibenden Schwarzen Loch weg und es entsteht ein Rückstoß, wie der Rückstoß einer Waffe", so Akiba. Und wie wirkt sich dieser Rückstoß auf die umliegenden Sterne im Zentrum der Galaxie aus? Madigan und Akiba haben am Computer Modelle von galaktischen Zentren mit hunderten Sternen gebaut und dann das Schwarze Loch "angestoßen", um den Rückstoß zu simulieren. Das Ergebnis: Die Sterne werden eigentlich gar nicht direkt davon beeinflusst.

Stattdessen schleudert der Rückstoß das Schwarze Loch zurück durch den Weltraum. Es kann dabei Geschwindigkeiten von Millionen Kilometern pro Stunde erreichen. Ein beachtliches Tempo, wenn man bedenkt, dass Schwarze Löcher so schwer sind wie mehrere Milliarden Sonnen.

Schwarzes Loch "zieht" an den Sternen

"Wenn du ein supermassives schwarzes Loch bist und dich mit Tausenden von Kilometern pro Sekunde bewegst, kannst du der Galaxie, in der du lebst, tatsächlich entkommen", so Madigan. Gelingt dies jedoch nicht, "zieht" das Schwarze Loch an den umliegenden Sternen und verzerrt deren Umlaufbahn, wie das Forschungsteam in der Simulation beobachten konnte. Das Ergebnis sieht der Form, die Wissenschaftler*innen im Zentrum der Andromeda-Galaxie sehen, sehr ähnlich.

Die Ergebnisse der Studie konnten nicht nur einige Kräfte ans Licht bringen, die höchstwahrscheinlich die Andromeda-Galaxie formten. Sie könnten auch zum Teil die Vielfalt an Sternansammlungen in unserem Universum erklären. Denn unter den schätzungsweise zwei Billionen Galaxien sind zwar viele spiralförmig wie die Milchstraße, andere ähneln in ihrer Form dagegen einem Ei oder einfach einem ungleichmäßigem Klecks.

Im nächsten Schritt wollen Akiba und Madigan ihre Simulation vergrößern, damit die Ergebnisse am Computer mit einem echten Galaxienkern verglichen werden können. Dafür braucht es aber wesentlich mehr Sterne, als im bisherigen Modell. Die Studie könnte auch anderen Wissenschaftler*innen helfen, das Universum besser zu verstehen. "Diese Idee - wenn man sich in einer Umlaufbahn um ein zentrales Objekt befindet und dieses Objekt plötzlich wegfliegt - lässt sich auf viele verschiedene Systeme übertragen", sagt Madigan.

Was passiert, wenn zwei Galaxien zusammenprallen, könnte auch alles Leben auf der Erde zu spüren bekommen. Die Andromeda-Galaxie bewegt sich nämlich stetig mit einer Geschwindigkeit von 266 Kilometer pro Sekunde auf uns zu. Laut Max-Plank-Institut wird es aber noch vier bis zehn Milliarden Jahre dauern bis sie mit unserer Milchstraße kollidiert. Wie die NASA nun herausgefunden hat, könnte bis dahin Leben auf der Erde sowieso nur noch schwer möglich sein: Es droht eine "Sauerstoff-Apokalypse".

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