Überschallsterne enthüllen das Herz der Milchstraße

In diesem Infrarotbild des Spitzer-Weltraumteleskops der NASA erzeugen Sternwinde, die vom sich schnell bewegenden Stern Zeta Ophiuchi ausströmen, einen Bogenstoß, der als glühende hauchdünne Fäden gesehen wird, die für diesen Stern nur im Infrarotlicht zu sehen sind. Ein ähnlicher Prozess im galaktischen Zentrum könnte es uns ermöglichen, Sterne zu finden, die wir nach neuen Forschungen nicht anders sehen können. NASA/JPL-Caltech

Überschallstar Zeta Ophiuchi. Stellarwinde von diesem Stern erzeugen einen Bugschock im Weltraum, der hier im Infrarotlicht über das Spitzer-Weltraumteleskop sichtbar ist. Überschallsterne wie dieser im Herzen unserer Milchstraße könnten es Astronomen ermöglichen, die innere Milchstraße zu erkunden. Bild über NASA/JPL-Caltech.


Unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, umgibt uns im Weltraum. Von der nördlichen Hemisphäre blicken wir an Spätsommerabenden zum Zentrum der Galaxie. Wir schauenzues, aber nichthinein. Wir können im sichtbaren Licht nicht direkt in das Herz der Galaxie sehen, da interstellarer Staub unsere Sicht versperrt. Diese Woche (22. September 2015) kündigten Astronomen des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics eine mögliche neue Technik an, um in das verborgene Herz unserer Milchstraße zu blicken. Sie wollen Radiowellen vonÜberschallsterne, Sterne, die schneller als die Schallgeschwindigkeit durch den Weltraum reisen.

Das Bild des Spitzer-Weltraumteleskops oben zeigt einen Überschallstern, der uns im Weltraum relativ nahe ist. Es ist der Stern Zeta im Sternbild Ophiuchus der Schlangenträger, nur etwa 370 Lichtjahre entfernt. Zeta Ophiuchi ist sechsmal heißer, achtmal breiter, 20-mal massereicher und etwa 80.000-mal so hell wie unsere Sonne. Die NASA sagte zu diesem Stern:


… reist mit einer rasanten Geschwindigkeit von etwa 54.000 mph (24 km pro Sekunde), schnell genug, um die Schallmauer im umgebenden interstellaren Material zu durchbrechen. Durch diese Bewegung erzeugt es einen spektakulären Bugstoß vor seiner Fahrtrichtung (nach links). Die Struktur ähnelt den Wellen, die dem Bug eines Schiffes vorausgehen, wenn es sich durch das Wasser bewegt, oder dem Überschallknall eines Flugzeugs, das Überschallgeschwindigkeit erreicht.

Überschallsterne wie Zeta Ophiuchi produzieren Radiowellen. Sie tun dies, wenn ihr vorangegangener Bugstoß mit schwachen Wolken aus interstellarem Gas und Staub im Weltraum kollidiert. Die Kollision bewirkt, dass Elektronen – subatomare Teilchen, die in allen Atomen vorkommen – beschleunigt werden, und die Beschleunigung erzeugt Radiowellen über einen Prozess namensSynchrotronstrahlung.

Verschieben Sie nun die Szene in das Zentrum unserer Milchstraße, etwa 26.000 Lichtjahre entfernt. Dort, sagen die Harvard-Astronomen, werden Sterne von der starken Gravitation beeinflusstDas zentrale supermassive Schwarze Loch unserer Galaxie. Die Astronomen weisen darauf hin:

Wenn ein umlaufender Stern dem Schwarzen Loch am nächsten kommt, kann er leicht die erforderliche [Überschall]-Geschwindigkeit erreichen.




Und was ist das für eine Geschwindigkeit? Einer der Forscher, Idan Ginsburg von Harvard, sagte in einer E-Mail an ForVM:

Lassen Sie mich erklären, was in diesem Zusammenhang Überschall bedeutet. Das galaktische Zentrum ist dichter und auch viel heißer als der Großteil des „Raums“ in der Milchstraße. Dadurch wird die Schallgeschwindigkeit erhöht. Obwohl die Schallgeschwindigkeit auf der Erde also auf Meereshöhe etwa 340 m/s beträgt, ist sie im galaktischen Zentrum viel größer. Dort beträgt die Schallgeschwindigkeit tatsächlich einige hundert Kilometer pro Sekunde. Es ist ungefähr um den Faktor 1.000 größer!

Wenn wir also von Überschallsternen im galaktischen Zentrum sprechen, sprechen wir von Sternen, die sich Tausende von Kilometern pro Sekunde bewegen. Dies entspricht Millionen von Meilen pro Stunde.

Inwiefern sind Überschallsterne im galaktischen Zentrum – deren Bugschocks möglicherweise in das interstellare Medium einschlagen und Radiowellen erzeugen – für diese Astronomen nützlich? Im Gegensatz zu sichtbarem Licht können Radiowellen Staub durchdringen. Daher wollen diese Astronomen die Radiowellen von Überschallsternen im Kern der Milchstraße untersuchen, um mehr über diese verborgene Region des Weltraums zu erfahren.


Wird es funktionieren? Die Forscher sagen, dass sie die Technik mit einem bestimmten Stern im galaktischen Zentrum testen werden. Dieser heiße, helle Stern wird von Astronomen S2 genannt. Es ist trotz des ganzen Staubes im Infraroten zu sehen. Wenn es dem galaktischen Zentrum am nächsten ist, bewegt sich S2 über 10 Millionen Meilen pro Stunde! Es wird Ende 2017 oder Anfang 2018 seine nächste Annäherung an das galaktische Zentrum machen. Wenn dies der Fall ist, werden Radioastronomen es gezielt nach Radioemissionen seiner Stoßwelle suchen. Der Harvard-Astronom Avi Loeb kommentierte:

S2 wird unser Lackmustest. Wenn es im Radio zu sehen ist, können wir mit dieser Methode möglicherweise kleinere und lichtschwächere Sterne finden – Sterne, die anders nicht zu sehen sind.

Fazit: Astronomen des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics gaben bekannt, dass sie eine neue Technik haben, um in das verborgene Herz unserer Milchstraße zu blicken. Sie wollen Radiowellen von Überschallsternen untersuchen, Sterne, die sich schneller als die Schallgeschwindigkeit durch den interstellaren Raum bewegen, im Kern der Galaxie.

Über das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics