Wenn Galaxien kollidieren, ist das Ergebnis geradezu spektakulär. Während diese Art von Ereignis nur alle paar Milliarden Jahre stattfindet (und Millionen von Jahren dauert), ist es aus kosmologischer Sicht tatsächlich ziemlich häufig. Interessanterweise ist auch eine der beeindruckendsten Konsequenzen - Sterne werden von supermassiven Schwarzen Löchern (SMBHs) auseinandergerissen - weit verbreitet.
Dieser Prozess ist in der wissenschaftlichen Gemeinschaft als stellarer Kannibalismus oder Tidal Disruption Events (TDEs) bekannt. Bis vor kurzem glaubten Astronomen, dass solche Ereignisse sehr selten waren. Laut einer wegweisenden Studie, die von führenden Wissenschaftlern der University of Sheffield durchgeführt wurde, ist sie jedoch 100-mal wahrscheinlicher als bisher angenommene Astronomen.
TDEs wurden erstmals 1975 als unvermeidliche Folge des Vorhandenseins von Schwarzen Löchern im Zentrum von Galaxien vorgeschlagen. Wenn ein Stern nahe genug vorbeikommt, um den Gezeitenkräften eines SMBH ausgesetzt zu sein, wird er einer sogenannten „Spaghetifizierung“ unterzogen, bei der das Material langsam weggezogen wird und um das Schwarze Loch fadenförmige Formen bildet. Der Prozess verursacht dramatische Aufflackern, die milliardenfach heller sein können als alle Sterne in der Galaxie zusammen.
Da die Gravitationskraft von Schwarzen Löchern so stark ist, dass selbst Licht nicht aus ihren Oberflächen entweichen kann (wodurch sie für herkömmliche Instrumente unsichtbar werden), können TDEs verwendet werden, um SMBHs im Zentrum von Galaxien zu lokalisieren und zu untersuchen, wie sie Materie anreichern. Bisher haben sich Astronomen auf großflächige Untersuchungen gestützt, um die Häufigkeit von TDEs zu bestimmen, und sind zu dem Schluss gekommen, dass sie einmal alle 10.000 bis 100.000 Jahre pro Galaxie auftreten.
Mit dem William-Herschel-Teleskop am Roque de los Muchachos-Observatorium auf der Insel La Palma führte das Wissenschaftlerteam, das aus Sheffields Abteilung für Physik und Astronomie stammt, eine Untersuchung von 15 ultra-leuchtenden Infrarotgalaxien durch, die galaktisch durchlaufen wurden Kollisionen. Beim Vergleich von Informationen über eine Galaxie, die über einen Zeitraum von zehn Jahren zweimal beobachtet worden waren, stellten sie fest, dass eine TDE stattfand.
Ihre Ergebnisse wurden in einer Studie mit dem Titel „Ein Gezeitenstörungsereignis in der nahe gelegenen ultraleichten Infrarotgalaxie F01004-2237“ detailliert beschrieben, die kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Natur: Astronomie. Wie Dr. James Mullaney, Dozent für Astronomie in Sheffield und Mitautor der Studie, in einer Pressemitteilung der Universität sagte:
„Jede dieser 15 Galaxien erlebt eine‚ kosmische Kollision 'mit einer benachbarten Galaxie. Unsere überraschenden Ergebnisse zeigen, dass die Rate der TDEs dramatisch ansteigt, wenn Galaxien kollidieren. Dies ist wahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Kollisionen dazu führen, dass sich in der Nähe der zentralen supermassiven Schwarzen Löcher in den beiden Galaxien eine große Anzahl von Sternen bildet, wenn diese miteinander verschmelzen. “
Das Sheffield-Team hat diese 15 kollidierenden Galaxien erstmals 2005 bei einer früheren Umfrage beobachtet. Als sie sie jedoch 2015 erneut beobachteten, stellten sie fest, dass eine der Galaxien in der Probe - F01004-2237 - einige Änderungen erfahren zu haben schien. Das Team konsultierte Daten des Hubble-Weltraumteleskops und des Catalina Sky Survey, mit denen die Helligkeit astronomischer Objekte (insbesondere NEOs) über die Zeit überwacht wird.
Sie fanden heraus, dass sich die Helligkeit von F01004-2237 - etwa 1,7 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt - dramatisch verändert hatte. Normalerweise werden solche Aufflackern einer Supernova oder Materie zugeschrieben, die sich auf einem SMBH im Zentrum (auch bekannt als aktiver galaktischer Kern) ansammelt. Die Art dieses Aufflammens (das in seinem Post-Flare-Spektrum ungewöhnlich starke und breite Heliumemissionslinien aufwies) stimmte jedoch besser mit einem TDE überein.
Das Auftreten eines solchen Ereignisses wurde bei wiederholten spektroskopischen Beobachtungen einer Probe von 15 Galaxien über einen Zeitraum von nur 10 Jahren festgestellt, was darauf hindeutet, dass die Rate, mit der TDEs auftreten, weitaus höher war als bisher angenommen - und um den Faktor 100 nicht weniger . Als Clive Tadhunter, Professor für Astrophysik an der Universität von Sheffield und Hauptautor der Studie, sagte:
„Basierend auf unseren Ergebnissen für F01004-2237 erwarten wir, dass TDE-Ereignisse in unserer eigenen Milchstraße häufig auftreten werden, wenn sie in etwa 5 Milliarden Jahren mit der benachbarten Andromeda-Galaxie verschmelzen. Wenn wir zum Zeitpunkt des Zusammenschlusses zum Zentrum der Milchstraße blicken, sehen wir ungefähr alle 10 bis 100 Jahre eine Fackel. Die Fackeln wären mit bloßem Auge sichtbar und würden viel heller erscheinen als jeder andere Stern oder Planet am Nachthimmel. “
In der Zwischenzeit können wir erwarten, dass TDEs in anderen Galaxien in unserem eigenen Leben wahrscheinlich bemerkt werden. Das letzte Mal, dass ein solches Ereignis direkt beobachtet wurde, war im Jahr 2015, als die All-Sky Automated Survey für Supernovae (auch bekannt als ASAS-SN oder Assassin) ein superlimunöses Ereignis in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung entdeckte - was sich aus Nachuntersuchungen ergab ein Stern, der von einem sich drehenden SMBH verschluckt wird.
Natürlich wurde die Nachricht davon von der astronomischen Gemeinschaft ziemlich aufgeregt aufgenommen, da es sich um ein so seltenes Ereignis handelte. Wenn die Ergebnisse dieser Studie jedoch Anzeichen dafür sind, sollten Astronomen bemerken, dass in nicht allzu ferner Zukunft viel mehr Sterne langsam auseinandergerissen werden.
Mit Verbesserungen in der Instrumentierung und Instrumenten der nächsten Generation wie dem James Webb-Teleskop, die in den kommenden Jahren eingesetzt werden, könnten sich diese seltenen und äußerst malerischen Ereignisse als häufigere Erfahrung erweisen.
