Neue Modelle zeigen, dass Sterne existieren können, indem sie nur dunkle Materie als Brennstoff nutzen, und da es in der Nähe des galaktischen Zentrums eine extrem große Menge an dunkler Materie gibt, werden diese Sterne unsterblich.
Neue Forschungsergebnisse aus dem Jahr 2024 zeigen, dass einige Sterne im Zentrum unserer Galaxie den gängigen Modellen von Leben und Tod im Universum widersprechen könnten. Diese Sterne könnten sich von Dunkler Materie, der geheimnisvollsten Substanz im Universum, ernähren, um so eine Art kosmische Unsterblichkeit zu erlangen, was wiederum die Erstellung eines „Hertzsprung-Russell-Diagramms“ erforderlich macht.
Wissenschaftler haben das Hertzsprung-Russell-Diagramm entwickelt – eine Karte des stellaren Lebens. Dieses Diagramm verfolgt Sterne aller Massen während ihrer gesamten Entwicklung, von wasserstoffbrennenden Hauptreihensternen bis hin zu dichten kosmischen Überresten.
Sterne müssen, wie alles andere, sterben. Wenn in ihren Kernen der Brennstoff für die Kernfusion ausgeht, kollabieren Sterne jeder Größe unter ihrer eigenen Schwerkraft und bilden einen dichten kosmischen Überrest wie einen Weißen Zwerg, einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch. Auch unsere Sonne wird dieses Schicksal in etwa 5 Milliarden Jahren erleiden. Zuerst bläht sie sich zu einem Roten Riesen auf und zerstört die inneren Planeten, darunter die Erde. Nach etwa 1 Milliarde Jahren endet auch diese Phase. Zurück bleibt der Sonnenkern als glimmender Weißer Zwerg, umgeben von einer kosmischen Aschewolke aus abkühlender Sternenmaterie.
Die Sterne, die dem galaktischen Zentrum am nächsten liegen, die sogenannten „S-Cluster-Sterne“, weisen eine Reihe einzigartiger Eigenschaften auf: Es ist unklar, wie sie so nahe an das Zentrum gelangten, wo die Bedingungen für die Sternentstehung als äußerst ungünstig gelten. Die S-Cluster-Sterne, die sich etwa drei Lichtjahre vom Zentrum unserer Galaxie entfernt befinden, scheinen zudem deutlich jünger zu sein, als man erwarten würde, wenn die Sterne aus anderen Teilen der Milchstraße in diese Region gewandert wären, berichtet ein Forschungsteam des Kavli-Instituts für Teilchenastrophysik und Kosmologie.
Das galaktische Zentrum der Milchstraße, beobachtet mit dem GRAVITY-Teleskop, zeigt zwei Sterne des S-Clusters. ESO/MPE/S. Gillessen et al.
Diese ungewöhnlichen Eigenschaften könnten darauf zurückzuführen sein, dass diese Sterne große Mengen an Dunkler Materie ansammeln, die sich dann in ihrem Inneren selbst vernichtet. Dieser Prozess könnte ihnen eine völlig neue und unerwartete Form von Brennstoff liefern. Modelle legen nahe, dass Sterne ausschließlich mit Dunkler Materie als Brennstoff existieren können, und da sich in der Nähe des galaktischen Zentrums eine extrem große Menge an Dunkler Materie befindet, werden diese Sterne unsterblich.
Die Idee unsterblicher Sterne könnte viele der ungewöhnlichen Eigenschaften der Sterne im S-Cluster gleichzeitig erklären. Wenn Sterne im galaktischen Zentrum aufgrund der hohen Dichte dunkler Materie unsterblich werden, könnte dies die ungewöhnlich große Anzahl scheinbar junger Sterne im galaktischen Zentrum erklären und gleichzeitig das Fehlen älterer Sterne.
Dunkle Materie stellt Physiker vor eine Herausforderung, denn obwohl sie schätzungsweise 85 % des Universums ausmacht, ist sie für uns unsichtbar, da sie nicht mit Licht wechselwirkt. Darüber hinaus scheint dunkle Materie nicht mit „gewöhnlicher Materie“ zu interagieren. Diese gewöhnliche Materie besteht aus Protonen, Neutronen und Elektronen und umfasst alle Sterne, Planeten, Monde, Asteroiden, Kometen, Gase, Staub und Lebewesen im Universum.
Die Existenz dunkler Materie lässt sich von Wissenschaftlern nur vermuten, da sie mit der Gravitation interagiert und diese Wechselwirkung sowohl gewöhnliche Materie als auch Licht beeinflussen kann. Sollten Wechselwirkungen zwischen dunkler und gewöhnlicher Materie jedoch auftreten, sind sie selten und schwach; Wissenschaftler gehen davon aus, dass solche Wechselwirkungen bisher noch nicht nachgewiesen wurden.
Es ist weniger klar, ob dunkle Materie mit sich selbst wechselwirkt. Um das zu verstehen, muss man sich vor Augen halten, dass jedes gewöhnliche Materieteilchen ein Antiteilchen besitzt. So gibt es beispielsweise für jedes negativ geladene Elektron ein positiv geladenes Antiteilchen, das Positron. Wenn Materie und Antimaterie aufeinandertreffen, vernichten sie sich gegenseitig und setzen dabei Energie frei.
Kandidaten für Dunkle-Materie-Teilchen, sogenannte WIMPs, kollidieren und annihilieren, wodurch ein Strom bekannter Teilchen und Energie in Form von Photonen entsteht. Gao Linqing und Lin Sujie
Die Annihilation dunkler Materie ist analog zur Materie-Antimaterie-Annihilation: Wenn ein Teilchen und sein Antiteilchen aufeinandertreffen, annihilieren sie und erzeugen andere Teilchen, wie beispielsweise Photonen. Ähnlich können sich Teilchen dunkler Materie gegenseitig annihilieren. In vielen Modellen dunkler Materie werden Teilchen dunkler Materie als ihre eigenen Antiteilchen betrachtet, was bedeutet, dass sich je zwei Teilchen dunkler Materie gegenseitig annihilieren können.
Da wir jedoch keine Dunkle-Materie-Annihilation beobachten, muss sie äußerst selten sein. Das bedeutet, dass sie wahrscheinlicher in Umgebungen auftritt, in denen große Mengen Dunkler Materie konzentriert sind. Möglicherweise ist die Gravitation, mit der Dunkle Materie interagiert, in der superdichten Region im Zentrum eines Sterns am stärksten.
Hauptreihensterne verbrennen während ihrer gesamten Lebensdauer Wasserstoff durch Kernfusion. Dabei entsteht Helium, der Hauptenergieträger des Sterns, und ein nach außen gerichteter Strahlungsdruck, der die inneren Gravitationskräfte des Sterns ausgleicht. Dieser kosmische Kampf zwischen Strahlungsdruck und Gravitation dauert Millionen, ja sogar Milliarden von Jahren und hält diese Sterne in einem stabilen Gleichgewicht.
Während des größten Teils der Lebensdauer eines Sterns finden diese Prozesse hauptsächlich in seinem Kern statt, wo der Gravitationsdruck am größten ist. Sammeln Sterne große Mengen an Dunkler Materie an, die dann im Sterninneren verglüht, kann dies auch einen nach außen gerichteten Druck erzeugen. Dadurch wird der Stern durch die Vernichtung Dunkler Materie anstatt durch Kernfusion stabilisiert. Somit können Sterne Dunkle Materie anstelle von Wasserstoff als Brennstoff nutzen. Sterne verbrauchen ihren Wasserstoff, was letztendlich zu ihrem Tod führt. Alternativ kann sich Dunkle Materie kontinuierlich ansammeln, wodurch diese Sterne unsterblich werden.
Unsere Sonne kann durch den Wechsel zu dieser alternativen Energiequelle keine Unsterblichkeit erlangen. Da sie sich inmitten eines der Spiralarme der Milchstraße befindet, ist sie am falschen Ort in unserer Galaxie, um auf diesen dunklen Quell ewiger Jugend zuzugreifen.
Sterne benötigen eine sehr große Menge an Dunkler Materie, um die Kernfusion effektiv zu betreiben. In weiten Teilen der Milchstraße ist die Dichte der Dunklen Materie nicht hoch genug, um Sterne signifikant zu beeinflussen. Im Zentrum der Galaxie hingegen ist die Dichte der Dunklen Materie extrem hoch, potenziell um viele Milliarden Mal höher als auf der Erde. Dadurch ist genügend Dunkle Materie vorhanden, um Sterne unsterblich zu machen.
Die Lage des Sonnensystems genau zwischen dem galaktischen Zentrum und seiner Umlaufbahn bedeutet, dass es durch die Aufnahme von Dunkler Materie nicht unsterblich werden kann. NASA/PL-Caltech/R.Hurt (SSC-Caltech)
Die Forschungsergebnisse des Teams vom Kavli-Institut für Teilchenastrophysik und Kosmologie enthüllen möglicherweise viele Geheimnisse über die Dunkle Materie selbst sowie über die unsterblichen Sterne, die sie antreiben könnte.
Die Ergebnisse zeigen, dass Dunkle Materie an gewöhnlichen Teilchen streuen kann, was notwendig ist, um Dunkle-Materie-Teilchen in einem Stern abzubremsen und einzufangen, und dass Dunkle-Materie-Teilchen miteinander vernichten können. Durch die Beobachtung der Verteilung unsterblicher Sterne um das galaktische Zentrum lassen sich Rückschlüsse auf die Verteilung und Dichte Dunkler Materie in diesem Bereich ziehen.
Um diese Ergebnisse zu bestätigen, benötigen Astronomen genauere Beobachtungen der innersten Sterne der Milchstraße, um festzustellen, ob sich diese Sterne auf der „dunklen Hauptreihe“ befinden, was auf ihre Unsterblichkeit hindeuten könnte.
Die Forscher wollen außerdem die Auswirkungen der Dunkle-Materie-Annihilation auf verschiedene Sterne untersuchen. Erste Modelle deuten darauf hin, dass leichtere Sterne „aufgedunsen“ werden und ihre äußeren Schichten abstoßen, wenn sie auf diesen dunklen Brennstoff umsteigen. Dies könnte die Natur der sogenannten „G-Objekte“ erklären, die im Zentrum der Galaxie entdeckt wurden – Himmelskörper, die scheinbar von Gaswolken umgeben sind.
Neuen Forschungsergebnissen zufolge könnten Galaxien mit riesigen „dunklen Sternen“ – Ansammlungen unsichtbarer Materie in ihren Kernen – in Verbindung stehen. Obwohl Astronomen zahlreiche Belege dafür haben, dass der größte Teil der Masse einer Galaxie unsichtbar ist, wissen sie immer noch nicht, was diese „dunkle Materie“ genau ist.
In den letzten Jahrzehnten galt die Hypothese, dass dunkle Materie aus schweren Teilchen besteht, die selten oder nie mit Licht oder anderer Materie wechselwirken, als vielversprechendste. Diese Hypothese kann jedoch die relativ geringe Dichte galaktischer Kerne nur schwer erklären, da Modellierungen des Verhaltens dunkler Materie vorhersagen, dass diese leicht zu extrem hohen Dichten kondensieren sollte, was den Beobachtungen widerspricht.
Eine mögliche Antwort auf dieses Problem ist, dass Dunkle-Materie-Teilchen unglaublich leicht sind – Milliarden Mal weniger Masse als Neutrinos, die leichtesten bekannten Teilchen. Diese hypothetischen Teilchen, die als „unscharfe“ Dunkle Materie bezeichnet werden, sind so leicht, dass sich ihr quantenmechanischer Wellencharakter auf größeren, makroskopischen – sogar galaktischen – Skalen manifestiert. Das bedeutet, dass sie sich zu gigantischen Klumpen unsichtbarer Materie stabilisieren und dunkle Sterne bilden könnten.
Diese dunklen Sterne können sich über Tausende von Lichtjahren durch den Weltraum erstrecken, besitzen aber aufgrund ihrer sehr leichten Teilchen relativ geringe Massen. Daher könnten sie potenziell Galaxienkerne bilden und den Großteil ihrer Masse liefern, ohne in ihren Zentren extrem hohe Dichten zu erzeugen.
Eine Illustration von „haariger“ Dunkler Materie um die Erde. Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Ansammlungen Dunkler Materie riesige, unsichtbare Sterne in den Zentren von Galaxien wie unserer bilden könnten. NASA/JPL-Caltech
Galaxien bestehen jedoch nicht ausschließlich aus dunkler Materie – weder aus diffuser noch aus herkömmlicher. Sie enthalten auch gewöhnliche Materie, die in Form von diffusen Gaswolken und Sternen verteilt ist. Genau diese Elemente können Astronomen beobachten. Um diese These zu überprüfen, müssen wir daher das Verhältnis zwischen diffuser dunkler Materie und gewöhnlicher Materie innerhalb einer Galaxie verstehen.
In einer im Dezember 2024 auf arXiv veröffentlichten Studie untersuchte ein internationales Team von Astrophysikern, wie sich Galaxien in Reaktion auf die Anwesenheit von diffuser dunkler Materie entwickeln könnten. In diesem ersten Schritt versuchten sie nicht, eine komplexe Galaxie vollständig nachzubilden. Stattdessen konstruierten sie ein einfaches Modell mit nur zwei Komponenten: einem großen Anteil diffuser dunkler Materie und einem kleineren Anteil an einfachem, idealem Gas.
Anschließend berechneten sie, wie sich diese beiden Komponenten unter dem Einfluss ihrer gegenseitigen Gravitation entwickeln würden. Sie stellten fest, dass sich die diffuse dunkle Materie, obwohl sie sich anfänglich zufällig verhielt, schnell zu einem großen zentralen Punkt verdichtete, der von weiteren diffusen Wolken dunkler Materie umgeben war.
Darauf folgte Gas, das sich mit der diffusen dunklen Materie im Zentrum vermischte und einen sogenannten fermionischen Bosonenstern bildete. Dieser Name bezieht sich auf die beiden Materiearten, die sich zu diesem zentralen Objekt vermischten. Dieser Stern wäre völlig anders gewesen als unsere übliche Vorstellung von einem Stern. Er wäre gigantisch gewesen – mit einem Durchmesser von bis zu 10.000 Lichtjahren – und fast völlig unsichtbar, abgesehen von einem schwachen Leuchten des Gases, das sich über seine Oberfläche verteilte.
Die Forscher merkten jedoch an, dass dies eine ideale Darstellung eines galaktischen Kerns mit einer höheren, aber nicht zu hohen Dichte an gewöhnlicher Materie wäre und somit eine wichtige Vorhersage des Fuzzy-Dark-Matter-Modells bestätigte.
Anfang 2026 ergaben neue Forschungsergebnisse, dass das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße eigentlich ein unglaublich massereicher, aber kompakter Cluster aus dunkler Materie ist.
Wissenschaftler argumentieren, dass dieser Dunkle-Materie-Cluster denselben gravitativen Einfluss ausübt, der derzeit dem supermassereichen Schwarzen Loch der Milchstraße, Sagittarius A* (Sgr A*), zugeschrieben wird. Dies schließt den heftigen und rasanten Sternentanz im galaktischen Zentrum ein, bei dem sogenannte „S-Sterne“ mit Geschwindigkeiten von bis zu 67 Millionen Meilen pro Stunde (30.000 Kilometer pro Sekunde) um den kompakten Kern unserer Galaxie rasen. Zum Vergleich: Das entspricht etwa 10 % der Lichtgeschwindigkeit. Laut den Forschern erklärt dieser Dunkle-Materie-Cluster auch die Umlaufbahnen von staubverhüllten Körpern, sogenannten „G-Quellen“, im galaktischen Zentrum. Die Ergebnisse des Teams wurden am 5. Februar 2026 in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) veröffentlicht.
Diese Ersetzung dunkler Materie durch ein Schwarzes Loch funktioniert jedoch nur, wenn die dunkle Materie aus ultraleichten Teilchen der Fermionenfamilie besteht. Dadurch könnte der dichte Cluster im Zentrum der Galaxie eine kosmische Struktur bilden, die mit den beobachteten Eigenschaften des galaktischen Zentrums übereinstimmt.
Das Forschungsteam argumentiert, dass fermionische Dunkle Materie eine Struktur bilden kann, die aus einem ultradichten, kompakten Kern mit solch enormer Masse besteht, dass er einem supermassereichen Schwarzen Loch mit einer Masse von 4,6 Millionen Sonnenmassen ähnelt. Dieser Kern wäre von einem riesigen, diffusen Halo umgeben, der sich weit über die sichtbare Materie der Milchstraße hinaus erstreckt und dennoch als eine Einheit agiert. Diese Struktur lässt sich mit anderen Methoden der Dunkle-Materie-Synthese nicht reproduzieren.
„Wir ersetzen das Schwarze Loch nicht einfach durch ein dunkles Objekt; wir schlagen vor, dass das supermassive zentrale Objekt und der Halo aus dunkler Materie der Galaxie zwei Manifestationen derselben kontinuierlichen Materie sind“, sagte Teammitglied Carlos Argüelles vom Instituto de Astrofísica de La Plata in einer Erklärung.
Die von Argüelles und seinen Kollegen vorgeschlagene Theorie basiert größtenteils auf Beobachtungen der Gaia-Sternenverfolgungsmission der Europäischen Weltraumorganisation, deren Ergebnisse im Juni 2022 als Teil der dritten Datenveröffentlichung des Projekts publiziert wurden.
Gaia ermöglichte es dem Team, die Rotation und die Umlaufbahnen von Sternen und Gas im äußeren Halo der Milchstraße präzise zu kartieren und dabei eine Verlangsamung der Rotationskurve unserer Galaxie aufzudecken: den sogenannten Kepler-Zerfall. Das Team geht davon aus, dass der Kepler-Zerfall durch den beobachteten diffusen äußeren Halo erklärt werden kann, der ein Faktor in ihrem Modell ist und mittlerweile als Stütze des fermionischen Modells der Dunklen Materie gilt.
Im Standardmodell der Kosmologie, auch bekannt als Lambda Cold Dark Matter (LCDM)-Modell (die beste Beschreibung des Universums, die wir haben), ist dunkle Materie „kalt“, was bedeutet, dass sich ihre Teilchen mit Geschwindigkeiten bewegen, die deutlich langsamer sind als die Lichtgeschwindigkeit.
Dieses Bild des supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße, eines Giganten namens Sagittarius A*, wurde am 12. Mai 2022 vom Event Horizon Telescope aufgenommen. (Event Horizon Telescope-Kollaboration)
Kalte dunkle Materie bildet einen ausgedehnten Halo-Schweif, der die von Gaia beobachtete Verlangsamung nur schwer erklären kann. Das Fermionenmodell hingegen sagt einen dichteren und kompakteren Halo-Schweif voraus, der zu einem Keplerschen Zerfall führen könnte. Es ist anzumerken, dass im Sgr-A*-Modell die dunkle Materie im Zentrum der Milchstraße nicht durch eine einzige Struktur mit dem äußeren Halo verbunden ist, weshalb dieser Schweif in diesem Modell fehlt.
„Dies ist das erste Mal, dass ein Dunkle-Materie-Modell diese sehr unterschiedlichen Skalen und Umlaufbahnen von Objekten erfolgreich kombiniert hat, einschließlich moderner Daten zur Rotationskurve und zu Zentralsternen“, sagte Argüelles.
Soweit, so gut. Die Theorie, dass sich im Zentrum unserer Galaxie ein Cluster aus Dunkler Materie und nicht ein Schwarzes Loch befinden könnte, erscheint durchaus plausibel. Allerdings gibt es einen weiteren wichtigen Punkt im Zusammenhang mit der Angabe von 4,6 Millionen Sonnenmassen: ein Bild von Sgr A*, aufgenommen vom Event Horizon Telescope (EHT) und im Mai 2022 veröffentlicht. Das Forschungsteam behauptet jedoch, dass ihr fermionisches Modell der Dunklen Materie dieses Bild erklären kann.
Bevor wir uns mit dieser Erklärung befassen, lohnt es sich, zu betrachten, was wir eigentlich sehen, wenn wir das EHT-Bild von dem betrachten, was wir alle heute als Sgr A* kennen.
Der leuchtend goldene Ring in diesem Bild ist in Wirklichkeit superheiße Materie, die um ein Objekt im Zentrum der Milchstraße kreist. Was wir hier sehen, ist kein Schwarzes Loch, was Sinn ergibt, da Schwarze Löcher von einer lichtfangenden Oberfläche, dem sogenannten Ereignishorizont, umgeben sind; wir können Sgr A* nicht direkt sehen. Wir sehen jedoch den Schatten, den das Schwarze Loch wirft.
Im Jahr 2024 wiesen Forscher jedoch nach, dass ein dichter Kern aus fermionischer dunkler Materie einen Schatten werfen könnte, der dem auf dem EHT-Bild zu sehen ist. Dieser Kern wäre unsichtbar, ähnlich wie ein Schwarzes Loch, da dunkle Materie bekanntermaßen nicht mit Licht wechselwirkt.
„Dies ist ein Wendepunkt“, sagte Teamleiterin Valentina Crespi vom Instituto de Astrofísica de La Plata. „Unser Modell erklärt nicht nur die Umlaufbahnen der Sterne und die Rotation der Galaxie, sondern entspricht auch dem bekannten Bild des Schattens eines Schwarzen Lochs. Ein dichter Kern aus dunkler Materie kann einen Schatten erzeugen, weil er das Licht so stark ablenkt und so eine zentrale Dunkelheit erzeugt, die von einem hellen Ring umgeben ist.“
Obwohl das Team einen statistischen Vergleich seines Dunkle-Materie-Modells mit dem allgemein anerkannten Modell des supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße durchführte und ersteres das Verhalten von S-Sternen, G-Quellen, die Struktur unserer Galaxie und den Schatten des Schwarzen Lochs reproduzieren konnte, betonen die Forscher, dass sich diese Theorie noch in einem frühen Entwicklungsstadium befindet.
Die Forschung des Teams legt den Grundstein für zukünftige Beobachtungen mit dem Very Large Telescope (VLT), um nach Photonenringen im Zentrum der Milchstraße zu suchen, die in Sgr A* vorhanden wären, aber fehlen würden, wenn der dominante zentrale Körper unserer Galaxie ein dichter Cluster aus dunkler Materie wäre.
Andererseits haben Astronomen nach 50 Jahren Suche endlich Beweise für starke Winde entdeckt, die vom supermassereichen Schwarzen Loch Sagittarius A* (Sgr A*) im Zentrum unserer Galaxie ausgehen. Diese Entdeckung vertieft unser Verständnis der physikalischen Prozesse, die sowohl um supermassereiche Schwarze Löcher als auch im Zentrum der Milchstraße ablaufen.
Wissenschaftler vermuten seit langem, dass Schwarze Löcher Energie erzeugen, indem sie Materie verschlingen, die sie aus ihrer Umgebung wegdrängen – ein Prozess, der als „Schwarze-Loch-Winde“ bekannt ist. Dies trifft sogar auf Sgr A* zu, das sich von Gas und Staub in so geringen Mengen ernährt, dass dies für einen Menschen dem Verzehr eines Reiskorns alle Million Jahre entspricht.
Das Problem war, dass es Wissenschaftlern nicht gelungen war, Beweise für Schwarze-Loch-Winde zu sammeln, die durch das Herz der Milchstraße strömen, was die Astronomie etwa ein halbes Jahrhundert lang vor ein Rätsel stellte – bis jetzt.
Wenn ein Schwarzes Loch nicht in einem perfekten Vakuum existiert, muss es irgendwie einen Wind erzeugen. Und ein perfektes Vakuum gibt es im Universum nicht. Dank dieser neuen Beobachtungen haben wir nun erstmals ein ausreichend klares Bild, um die Signatur dieses Windes zu erkennen. Die Ergebnisse des Teams wurden am 4. Juni 2026 in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
Wissenschaftler wissen seit Langem, dass Schwarze Löcher, die Materie aufnehmen, starke Materieströme um sich herum erzeugen, darunter Jets und Winde. Winde entstehen, wenn Materie, die auf das Schwarze Loch zustürzt, auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wird und dadurch einen Druck erzeugt, der die einfallende Materie wegdrückt. Dieses Phänomen wurde bei Schwarzen Löchern beobachtet, die Materie sehr schnell verschlingen, jedoch nicht bei dem nur schwach mit Materie versorgten Schwarzen Loch Sgr A*. Dessen geringer Materieverbrauch und die Tatsache, dass es von der Ebene der Milchstraße verdeckt wird, erschweren die Beobachtung dieses Windes.
Gorskis Kollegin von der Northwestern University und Co-Leiterin seines Teams, Lena Murcikova, merkte an, dass die Wissenschaftler als erste Molekülgas in unmittelbarer Nähe von Sgr A* nachgewiesen haben, das ein supermassereiches Schwarzes Loch speist. Dies erlaubt ihnen die sichere Schlussfolgerung, dass Sgr A* anderen supermassereichen Schwarzen Löchern ähnelt.
„Der Wind ist nicht stark, und seine Richtung ändert sich wahrscheinlich mit der Zeit. Das zeigt, dass unser Schwarzes Loch nicht einzigartig ist, und auch unser Platz im Universum ist nicht einzigartig“, fügte Murchikova hinzu. „Um unser eigenes Schwarzes Loch zu beobachten, müssen wir durch die Ebene unserer Galaxie hindurchsehen. Das bedeutet, dass wir durch Gas, Staub und ionisierte Strukturen hindurchsehen müssen, und das ist gar nicht so einfach.“
Ein zusammengesetztes Bild des Zentrums der Milchstraße, erstellt durch die Kombination von Radiodaten des ALMA-Teleskops mit Röntgendaten des Chandra-Teleskops. NASA/CXC/UMass/D. Wang et al.; Radiostrahlung: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Longmore et al. Hintergrundbild: ESO/D. Minniti et al.
Um diese Schwierigkeiten zu bewältigen, griff das Team auf fünf Jahre intensiver Beobachtungen des Zentrums der Milchstraße mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) zurück, einem 66-Antennen-Array in Nordchile. Dies lieferte das bisher schärfste Bild von kaltem Molekülgas, das sich über etwa drei Lichtjahre erstreckt, für Sgr A*. Ein Aspekt dieser Beobachtungen, der die Wissenschaftler besonders beeindruckte, war ein drei Lichtjahre langer, kegelförmiger Hohlraum innerhalb dieser Wolke aus kaltem Gas. Sie vermuteten, dass dieser Hohlraum durch heißeres Gas im Wind des Schwarzen Lochs entstanden sein musste, das durch die Region strömte und das kalte Gas entweder vorwärts schob oder aufheizte.
„Wenn man heißes Material aus einem Schwarzen Loch bläst, wird es sich nicht mit kaltem Material vermischen“, sagte Gorski. „Es wird das kalte Material entweder verdrängen oder es erhitzen. Und wenn es zu heiß wird, ist das kalte Gas nicht mehr sichtbar.“
Die Region um Sgr A* ist dicht mit Sternen besiedelt, und die Sterne emittieren auch Sternwinde, aber das Team glaubt, dass diese Sternwinde nicht ausreichen, um einen so großen Hohlraum zu bilden.
„Es herrscht ein massiver Materiemangel. Wir haben berechnet, wie viel Energie nötig war, um diesen Hohlraum zu erzeugen. Das ist mehr, als die Sterne in dieser Region liefern könnten“, erklärte Gorski. „Im Wesentlichen ist ein Beitrag des supermassereichen Schwarzen Lochs erforderlich. Und wenn man die Form des Kegels verfolgt, zeigt er direkt auf das Schwarze Loch.“
Um ihre Ergebnisse zu überprüfen, zogen die Wissenschaftler Beobachtungen derselben Region durch das Chandra-Röntgen-Weltraumteleskop der NASA heran.
„Außergewöhnliche Behauptungen erfordern außergewöhnliche Beweise“, sagte Gorski. „Wir wollten sichergehen, dass es sich nicht nur um einen Bildartefakt handelte. Und dann stimmte das Chandra-Röntgenbild perfekt überein. Die molekularen Merkmale stimmten überein.“
Aufnahmen des Zentrums der Milchstraße, aufgenommen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) und dem Chandra-Röntgenteleskop. Röntgen: NASA/CXC/Northwestern University/M. Gorski; Radio: ESO/NAOJ/NRAO/ALMA; Bildgebung: NASA/CXC/SAO/K. Arcand und P. Edmonds. NASA/Mass./D. Wang et al.
Dies bestätigte die Ergebnisse von ALMA, die Röntgenstrahlung aus einem Bereich des Hohlraums im kalten Gas nachwiesen.
Die Studienergebnisse bestätigen zwar, dass Sgr A* im Vergleich zu supermassereichen Schwarzen Löchern in hellen, turbulenten Regionen anderer Galaxien, den sogenannten aktiven Galaxienkernen (AGN), extrem ruhig ist, doch dieser Schwarze Wind ist keineswegs schwach. Tatsächlich gehen Wissenschaftler davon aus, dass er seit etwa 20.000 Jahren tobt.
Im Jahr 2026 untersuchten Wissenschaftler die hochenergetische Strahlung, die als galaktischer Zentrumsüberschuss bekannt ist.
Eines der meistdiskutierten Rätsel der Astronomie bleibt wohl weiterhin ungelöst, denn neue Forschungsergebnisse schließen die Selbstvernichtung Dunkler Materie als Quelle der Gammastrahlen aus dem Zentrum der Milchstraße nicht aus. Diese hochenergetische Strahlung, bekannt als Galaktischer Zentrumsüberschuss, ist eine kugelförmige Gammastrahlung, die sich Tausende von Lichtjahren vom Zentrum unserer Galaxie erstreckt und Forscher seit über einem Jahrzehnt vor ein Rätsel stellt.
Obwohl verschiedene Erklärungen für den Teilchenüberschuss im Zentrum der Galaxis vorgeschlagen wurden, darunter eine Population schnell rotierender Neutronensterne, sogenannter Pulsare, ist eine der gängigsten Theorien ein bestimmter Typ von Dunkler Materie. Dunkle Materie ist eine mysteriöse Substanz, die 85 % der Materie im Universum ausmacht. Sie ist praktisch unsichtbar, da sie weder mit Licht noch mit „gewöhnlicher“ Materie, die aus Atomen besteht, wechselwirkt. Diese Tatsache hat zur Entwicklung zahlreicher möglicher Kandidaten für Dunkle-Materie-Teilchen geführt, darunter auch solche, die sich selbst annihilieren. Dies ähnelt der Selbstvernichtung eines Elektrons durch sein Antiteilchen, ein Positron. Beide vernichten sich gegenseitig und setzen dabei Energie ins All frei.
Im Falle der Selbstannihilation dunkler Materie sind diese Teilchen ihre eigenen Antiteilchen. Das bedeutet, dass sie sich bei ihrer Wechselwirkung gegenseitig vernichten und dabei Energie in Form von Gammastrahlen freisetzen. Da dunkle Materie fünfmal massereicher ist als gewöhnliche Materie, würde man erwarten, dass diese Annihilation ständig stattfindet und den Kosmos mit Gammastrahlen erfüllt. In diesem Modell wechselwirkt dunkle Materie jedoch selten mit sich selbst. Daher spielt die Annihilation dunkler Materie nur dann eine Rolle, wenn diese mysteriöse Substanz in einer Region wie dem Zentrum einer Galaxie stark konzentriert ist. Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am 5. Februar 2026 in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.
„Die Interpretation des Signals ist besonders schwierig, weil das galaktische Zentrum eine außergewöhnlich helle und dicht besiedelte Gammastrahlenregion ist“, sagte Florian List, Mitglied des Forschungsteams und Wissenschaftler an der Universität Wien, in einer Erklärung.
Um zu klären, ob die Annihilation Dunkler Materie tatsächlich die erhöhte Gammastrahlung im galaktischen Zentrum erklären kann, nutzten List und seine Kollegen maschinelles Lernen, trainiert mit über einer Million simulierter Gammastrahlenbeobachtungen. Frühere ähnliche Ansätze deuteten auf relativ helle, unaufgelöste Lichtquellen als mögliche Ursachen für die erhöhte Gammastrahlung im galaktischen Zentrum hin. Die neue Studie ergab jedoch, dass diese Punktquellen, darunter Pulsare, extrem lichtschwach wären – eine gute Nachricht für Wissenschaftler, die die Annihilation Dunkler Materie als Ursache dieser Gammastrahlung favorisieren.
Dies liegt daran, dass frühere Studien zwar nahelegten, dass nur wenige hundert Pulsare ausreichen, um den Pulsarüberschuss im galaktischen Zentrum zu erklären, diese Ergebnisse jedoch darauf hindeuten, dass die Pulsarpopulation im Zentrum der Milchstraße größer als 35.000 sein muss.
Siehe auch... Neue Methode zur Beobachtung einzelner Atome bestätigt jahrhundertealte quantenmechanische Theorie |
„Unsere neue Analyse zeigt, dass die Quellen so schwach sein müssen, dass sie praktisch nicht von der Strahlung zu unterscheiden sind, die bei der Vernichtung dunkler Materie zu erwarten ist“, sagte Forschungsteammitglied Nick Rodd, Wissenschaftler am Lawrence Berkeley National Laboratory.
Diese Studie lässt zwar Dunkle Materie als mögliche Erklärung offen, bestätigt aber bei Weitem nicht die Vernichtung dieser mysteriösen Substanz als Quelle der überschüssigen Strahlung im galaktischen Zentrum. „Der Ursprung der überschüssigen Strahlung im galaktischen Zentrum ist eine der ältesten Debatten in der Astrophysik“, sagte List. „Unsere Arbeit zeigt nicht, dass Dunkle Materie für dieses Signal verantwortlich ist. Sie legt jedoch nahe, dass es zu früh ist, diese Möglichkeit auszuschließen.“
Mitte 2025 entdeckte das Gaia-Teleskop eine riesige Welle in unserer Galaxie.
Unsere Milchstraße steht niemals still: Sie rotiert und schwingt. Und nun zeigen Daten des Gaia-Weltraumteleskops der Europäischen Weltraumorganisation, dass auch vom Zentrum unserer Galaxie eine gigantische Welle ausgeht.
Seit etwa hundert Jahren ist bekannt, dass die Sterne der Galaxie um ihr Zentrum kreisen, und das Gaia-Teleskop hat ihre Geschwindigkeiten und Bewegungen gemessen. Seit den 1950er-Jahren ist bekannt, dass die Scheibe der Milchstraße gekrümmt ist. Im Jahr 2020 entdeckte Gaia dann, dass diese Scheibe im Laufe der Zeit taumelt, ähnlich der Bewegung eines Kreisels. Die Studie von E. Poggio und seinen Koautoren mit dem Titel „Die große Welle: Hinweise auf großflächige vertikale Wellen, die sich in der galaktischen Scheibe nach außen ausbreiten“ wurde in der Fachzeitschrift Astronomy and Astrophysics veröffentlicht.
Es ist nun klar, dass eine gewaltige Welle Sterne in unserer Galaxie in Entfernungen von Zehntausenden Lichtjahren von der Sonne treibt. Wie ein Stein, der in einen Teich geworfen wird und Wellen erzeugt, umfasst diese galaktische Sternenwelle einen bedeutenden Teil der äußeren Scheibe der Milchstraße.
Die verzerrte galaktische Scheibe der Milchstraße taumelt wie ein Kreisel. ESA
Die unerwarteten galaktischen Wellen sind in der Abbildung dargestellt. Die Positionen Tausender heller Sterne sind in Rot und Blau markiert und auf Karten der Milchstraße von Gaia überlagert.
Im linken Bild betrachten wir unsere Galaxie von oben. Das rechte Bild zeigt einen vertikalen Schnitt durch die Galaxie und die Welle von der Seite. Diese Perspektive verdeutlicht, dass die linke Seite der Galaxie nach oben, die rechte Seite hingegen nach unten gekrümmt ist (bedingt durch die Verformung der Galaxienscheibe). Die neu entdeckte Welle ist rot und blau markiert: In den roten Bereichen befinden sich Sterne oberhalb, in den blauen Bereichen unterhalb der verformten Galaxienscheibe.
Selbst wenn kein Raumschiff jemals unsere Galaxie verlassen könnte, ermöglicht das einzigartig präzise Bild, das der Gaia-Satellit liefert – in allen drei Raumrichtungen (3D) sowie in drei Geschwindigkeiten (Bewegung auf uns zu, von uns weg und horizontal) –, den Wissenschaftlern, diese Karten von oben nach unten und von Seite zu Seite zu erstellen.
Diese Daten zeigen, dass sich die Welle über einen riesigen Teil der galaktischen Scheibe erstreckt und Sterne beeinflusst, die sich in einer Entfernung von mindestens 30.000 bis 65.000 Lichtjahren vom Zentrum der Galaxie befinden (zum Vergleich: der Durchmesser der Milchstraße beträgt etwa 100.000 Lichtjahre).
Die große Welle der Milchstraße in Bewegung (ESA)
„Was die Sache noch spannender macht, ist unsere Fähigkeit, dank Gaia auch die Bewegung von Sternen innerhalb der galaktischen Scheibe zu messen“, sagt Eloisa Poggio, Astronomin am Nationalen Institut für Astrophysik (INAF) in Italien, die das Team leitete, das die Welle entdeckte.
„Interessant ist nicht nur die visuelle Darstellung der Wellenstruktur im dreidimensionalen Raum, sondern auch ihr wellenartiges Verhalten bei der Analyse der Bewegung von Sternen innerhalb dieser Struktur.“
Die Bewegungen der Sterne sind in der Abbildung der Milchstraße durch weiße Pfeile dargestellt. Man kann erkennen, dass das wellenförmige Muster der vertikalen Bewegungen (dargestellt durch die Pfeile) horizontal leicht gegenüber dem wellenförmigen Muster der vertikalen Positionen der Sterne (dargestellt durch die roten/blauen Farben) versetzt ist.
„Das beobachtete Verhalten entspricht dem, was wir von einer Welle erwarten würden“, erklärt Eloise.
Stellen Sie sich eine „Welle“ vor, die von einer Menschenmenge in einem Stadion erzeugt wird. Da galaktische Zeiträume viel länger sind als unsere, stellen Sie sich diese „Welle“ im Stadion in der Zeit eingefroren vor, ähnlich wie wir die Milchstraße beobachten. Einige Menschen stehen aufrecht, andere haben sich gerade hingesetzt (während die Welle vorbeizieht), und wieder andere bereiten sich darauf vor, aufzustehen (wenn die Welle sie erreicht).
In dieser Analogie entsprechen aufrecht stehende Personen den rot markierten Bereichen auf unseren Karten, die von vorn und von der Seite fotografiert wurden. Betrachtet man die Bewegung, so sind die Personen mit den größten positiven vertikalen Bewegungen (dargestellt durch die größten nach oben zeigenden weißen Pfeile) diejenigen, die gerade erst beginnen, sich vor der herannahenden Welle aufzurichten.
Illustration einer riesigen Welle der Milchstraße. ESA
Eloise und ihre Kollegen konnten diese bemerkenswerte Bewegung verfolgen, indem sie die genauen Positionen und Bewegungen junger Riesensterne und Cepheiden untersuchten. Dies sind Sterntypen, deren Helligkeit vorhersagbar variiert und die mit Teleskopen wie Gaia aus großer Entfernung beobachtet werden können.
Da sich junge Riesensterne und Cepheiden mit der Welle bewegen, vermuten Wissenschaftler, dass auch Gas in der Scheibe an diesen großflächigen Wellenbewegungen beteiligt sein könnte. Möglicherweise bewahren junge Sterne eine Art Erinnerung an die Welleninformationen des Gases, aus dem sie entstanden sind.
Die Ursache dieser galaktischen Vibrationen ist Wissenschaftlern unbekannt. Eine mögliche Erklärung ist eine frühere Kollision mit einer Zwerggalaxie, doch sind weitere Untersuchungen erforderlich.
Diese riesige Welle könnte auch mit einer kleineren wellenartigen Bewegung in Zusammenhang stehen, die in 500 Lichtjahren Entfernung von der Sonne beobachtet wurde und sich über 9.000 Lichtjahre erstreckt. Diese wird als Radcliffe-Welle bezeichnet.
„Die Radcliffe-Welle ist jedoch ein deutlich kleineres Filament und befindet sich in einem anderen Bereich der galaktischen Scheibe als die in unserer Arbeit untersuchte Welle (viel näher an der Sonne als die größere Welle). Ob diese beiden Wellen miteinander in Zusammenhang stehen, ist noch unklar. Deshalb möchten wir weitere Untersuchungen durchführen“, fügt Eloise hinzu.
„Die bevorstehende vierte Gaia-Datenveröffentlichung wird noch präzisere Koordinaten und Bewegungen von Sternen der Milchstraße enthalten, einschließlich veränderlicher Sterne wie Cepheiden. Dies wird Wissenschaftlern helfen, noch bessere Karten zu erstellen und dadurch unser Verständnis dieser charakteristischen Merkmale unserer Heimatgalaxie zu erweitern“, sagt Johannes Zahlmann, Gaia-Projektwissenschaftler bei der ESA.
Siehe auch... Vollständige Liste der HTML/Javascript-Ereignishandler mit Beispielen Liste der erforderlichen Dokumente für eine Website in der Russischen Föderation |
