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Kosmologie: Ein Kugelsternhaufen voller Schwarzer Löcher

Der Kugelsternhaufen Palomar 5 ist nicht nur kugelig, sondern hat auch Sternströme zu bieten. Diese Sternströme könnte er seiner großen Population Schwarzer Löcher zu verdanken haben.
Kugelsternhaufen Palomar 5Laden...

Der Kugelsternhaufen Palomar 5, rund 80 000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Schlange, mag optisch nicht ganz so viel hergeben wie manche anderen seiner kugeligen Himmelskollegen. Er ist lichtschwach, und unter den rund 150 bekannten Kugelsternhaufen, die Astronominnen und Astronomen in unserer Galaxie kennen, gehört er zu den eher masseärmeren Vertretern mit nicht ganz so vielen Sternen. Seine Sternendichte ist kaum höher als die in unserer eigenen stellaren Nachbarschaft – und wir befinden uns schließlich nicht in einem Kugelsternhaufen.

Allerdings wird Palomar 5 von zwei Sternströmen begleitet, also Sternen, die zu einem früheren Zeitpunkt aus dem Kugelsternhaufen hinausgeworfen wurden. Wie Palomar 5 zu diesen Sternströmen gelangt sein könnte, beschreibt ein Forscherteam in der Fachzeitschrift »Nature Astronomy«. Demnach könnten Schwarze Löcher dafür gesorgt haben, dass Sterne aus dem Kugelsternhaufen hinausgeworfen wurden. In einer Milliarde Jahren könnte der Kugelstern sogar aus nichts anderem als aus Schwarzen Löchern bestehen.

Wie der Kugelsternhaufen Palomar 5 zu seinen Sternströmen kam

Sternströme sind lose Ansammlungen von Sternen, die sich mit ähnlicher Geschwindigkeit in eine ähnliche Richtung bewegen. Astronominnen und Astronomen kennen sie in mehreren Ausführungen: Beispielsweise entstehen sie, wenn unsere Milchstraße mal wieder eine Zwerggalaxie auf Grund der Gezeitenkräfte zerrissen hat. In den letzten Jahren haben Forschende auch dünne, kleinere Sternströme entdeckt, die kaum auf eine ganze Zwerggalaxie schließen lassen. Allerdings bieten die meisten diese kleineren Sternströme keine Hinweise auf ihre Herkunft.

Der Kugelsternhaufen Palomar 5 war für Mark Gieles von der Universität Barcelona und seine Kollegen ein interessantes Forschungsobjekt, da er von zwei derartigen Sternströmen begleitet wird. Die Vermutung liegt also nahe, dass auch die anderen dünnen Ströme an Sternen ursprünglich von Kugelsternhaufen stammen. Aber wie?

Dafür spielten Gieles und seine Kollegen mit Hilfe von Computersimulationen mehrere Szenarien durch, wie sich Palomar 5 seit seiner Entstehung vor rund zehn Milliarden Jahren entwickelt haben könnte. Das Szenario, das die Beobachtungen am besten erklären kann, schaut wie folgt aus: Demnach hatte sich Palomar 5 zunächst als nicht besonders dichter Kugelsternhaufen mit einem normalen Anteil an Schwarzen Löchern gebildet. Ein paar Schwarze Löcher müssten bei so einem Kugelsternhaufen dabei sein, da sie am Ende der Entwicklung von kurzlebigen massereichen Sternen entstehen.

Dann aber verlor Palomar 5 schneller Sterne, als er Schwarze Löcher verlor. Diese sanken gen Zentrum des Kugelsternhaufens. Der Anteil an Schwarzen Löchern stieg an, derzeit dürfte er laut der Simulation bei rund zwanzig Prozent liegen. Die Wechselwirkungen der Schwarzen Löcher mit den Sternen könnte wiederum dafür gesorgt haben, dass der Kugelsternhaufen fluffiger wurde, seine Dichte also abnahm. Und die hinausgeworfenen Sterne könnten die beiden beobachteten Sternströme gebildet haben.

Ein Kugelsternhaufen, 100 Prozent Schwarze Löcher

Wenn man die simulierte Vorspultaste drückt, darf man davon ausgehen, dass sich Palomar 5 in rund einer Milliarde Jahren auflösen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Kugelsternhaufen nur noch aus einigen Dutzend Schwarzen Löchern bestehen. Alle Sterne werden dann aus dem Kugelsternhaufen hinausbefördert worden sein. Die Forscher gehen auf Grund ihrer Simulationen von Palomar 5 davon aus, dass auch die anderen kürzlich entdeckten dünnen Sternströme die Überbleibsel von eher großen, nicht ganz so dichten Kugelsternhaufen sein könnten, in denen es viele Schwarze Löcher gibt.

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