Zwei schwarze Löcher im Zentrum der Milchstraße? Neue Studie legt Vermutung nahe, dass es das in der Vergangenheit gab

Ein neuer Artikel, der von Forschern der Universität Peking veröffentlicht wurde, legt nahe, dass es im Zentrum der Milchstraße zwei schwarze Löcher gegeben haben muss.

Im Zentrum der Milchstraße könnten vor Millionen von Jahren zwei schwarze Löcher gleichzeitig existiert haben.

Sterne in der Nähe von supermassiven schwarzen Löchern dienen oft als Beweis, wie im Fall von Sagittarius A* oder Sgr A*, dem schwarzen Loch der Milchstraße, das durch die Bewegungen von Sternen beobachtet wurde. Trotz der Gewissheit über die Existenz dieser schwarzen Löcher wissen wir immer noch nicht, wie sie dorthin gekommen sind oder wie sie so groß geworden sind. Mehrere Missionen, wie das James-Webb-Teleskop selbst, versuchen, Daten zu sammeln, um zu verstehen, wie diese Objekte entstanden sind.

In einem neuen Artikel, der in der Zeitschrift The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurde, wird behauptet, dass die Milchstraße in der Vergangenheit nicht nur ein, sondern zwei schwarze Löcher in ihrem Zentrum beherbergt haben könnte. Die Idee ist, dass das zweite Schwarze Loch aus einer Zwerggalaxie stammt, die von der Milchstraße verschluckt wurde. Im Laufe der Zeit könnten die beiden Schwarzen Löcher miteinander interagiert haben und verschmolzen sein, was einige der Aktivitätsepisoden von Sgr A* erklären würde.

Sgr A*

Das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße wird Sagittarius A* oder Sgr A* genannt. Es hat eine geschätzte Masse, die etwa 4 Millionen Mal so groß ist wie die der Sonne, und seine Anwesenheit wurde durch die Untersuchung der Bewegung von Sternen in seiner Umgebung bestätigt. Diese Entdeckung von Andrea Ghez wurde 2020 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Sgr A* ist jedoch ein relativ inaktives schwarzes Loch, da es im Vergleich zu aktiven schwarzen Löchern in anderen Galaxien wenig Materie verbraucht.

Sgr A* war eines der Beobachtungsziele der EHT-Kollaboration und sein Foto wurde im Mai 2022 veröffentlicht.

Obwohl es nicht sehr aktiv ist, beeinflusst Sgr A* immer noch die Dynamik des Milchstraßenkerns und könnte in der Vergangenheit Zeiten größerer Aktivität gehabt haben. Beobachtungen, z. B. von Regionen in den Magellanschen Wolken, deuten darauf hin, dass er vor einigen Millionen Jahren relativistische Jets ausgesandt hat, und es ist möglich, dass er wieder inaktiv wird, wenn Materie auf ihn zufällt. Derzeit wird Sgr A* vom EHT auch bei geringer Aktivität kontinuierlich beobachtet.

Überlichtschnelle Sterne

Eine andere Möglichkeit, ihn zu untersuchen, ist die Beobachtung der Sterne, die ihn umkreisen und ihm näher sind, wie zum Beispiel der Stern S2. Diese Sterne werden oft als Hochgeschwindigkeitssterne bezeichnet, weil sie sich mit extrem hohen Geschwindigkeiten bewegen. Je nach ihrer Geschwindigkeit erreichen sie sogar die Fluchtgeschwindigkeit aus der Milchstraße und können bei einer Art energetischem Ereignis herausgeschleudert werden. Obwohl solche Sterne schwer zu beobachten sind, wurden sie bereits beim Verlassen der Milchstraße beobachtet.

Der Ausstoß kann durch Gravitationswechselwirkungen erfolgen, etwa wenn sich ein Doppelsternsystem einem supermassereichen Schwarzen Loch nähert und einer der Sterne ausgestoßen wird. Eine andere Möglichkeit ist, dass Supernova-Explosionen diese Sterne auf extreme Geschwindigkeiten beschleunigen und sie aus den Galaxien herausschleudern. Einige dieser Sterne könnten zu Wanderern im intergalaktischen Raum werden.

Ein weiteres Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße?

Bei der Untersuchung von Hypervelocity-Sternen stellten die Forscher fest, dass einige von ihnen die Geschwindigkeitsgrenze von 700 km/s überschreiten. Dies deutet darauf hin, dass in der Vergangenheit etwas passiert sein muss, damit diese Sterne höhere Geschwindigkeiten erreichen als die, die man für Sterne erwartet, die allein durch Sgr A* beschleunigt werden. Um eine Antwort auf diese Frage zu finden, vermuteten die Forscher der Universität Peking die Existenz eines zweiten Schwarzen Lochs im Zentrum.

Ein hyperschneller Stern kann seine extreme Geschwindigkeit erreichen, wenn er mit einem supermassiven Schwarzen Loch in Wechselwirkung tritt. Credit: CfA/Melissa Weiss

Dieses zweite Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße ist ein Schwarzes Loch mittlerer Masse, das vor Milliarden von Jahren in die Milchstraße eingetreten ist. Es wäre in das Innere der Galaxie in Richtung Sgr A* gestoßen und hätte in dieser Zeit ein Doppelsystem mit dem supermassereichen Loch gebildet. Zusammen hätten sie chaotische Bewegungen in den umliegenden Sternen verursacht und Sterne, die sich dem galaktischen Zentrum näherten, ausgestoßen.

Woher kam es und wohin ging es?

Das zweite Schwarze Loch könnte entstanden sein, als die Milchstraße eine Zwerggalaxie einfing. Es ist üblich, dass größere Galaxien mit Zwerggalaxien, die sie umkreisen, verschmelzen, und dies ist bereits mehrfach geschehen. Der wahrscheinlichste Ursprung dieses Schwarzen Lochs wäre eine Verschmelzung mit der Zwerggalaxie Gaia-Sausage-Enceladus. Die Verschmelzung hätte vor etwa 10 Milliarden Jahren stattgefunden.

Das intermediäre Schwarze Loch in der Gaia-Sausage-Enceladus-Galaxie wäre 300 Mal weniger massiv als Sgr A*. Die Hauptidee ist, dass die beiden sich auf einer Umlaufbahn befanden und sich langsam näherten, bis sie vor etwa 10 Millionen Jahren verschmolzen. Obwohl das zweite Schwarze Loch verschwand, als es mit Sgr A* verschmolz, können die Auswirkungen immer noch als Gravitationsrückstoß wahrgenommen werden, der die Bewegung von Sgr A* erklärt.

Quellenhinweis:

Cao et al. 2025 A Recent Supermassive Black Hole Binary in the Galactic Center Unveiled by Hypervelocity Stars Astrophysical Journa Letters