Der Schuldige für den Bruch des dichtesten Knochens im Zentrum unserer Galaxie wurde gefunden.

Das Zentrum unserer Milchstraße ist ein geschäftiger Ort voller Sterne, der von einem supermassereichen Schwarzen Loch, Sagittarius A* , dominiert wird. Und genau dort, inmitten der starken Magnetfelder, die die Sternentstehung regulieren, beobachten Astronomen seit Jahren enorme, längliche Strukturen, die den kosmischen „Knochen“ ähneln. Dabei handelt es sich um lange Gasfilamente, die bekanntermaßen eine entscheidende Rolle bei der Sternentstehung spielen.

Aber es handelt sich dabei nicht bloß um kosmische Kuriositäten. Im Gegenteil, die „Knochen“ spielen eine aktive Rolle in der galaktischen Dynamik. Tatsächlich fungieren sie als Brücken, die die Spiralarme der Milchstraße , wo die Gasdichte am größten ist, mit den Regionen verbinden, in denen die Sternentstehung stattfindet. Darüber hinaus ähneln ihre kinematischen Eigenschaften – die Art und Weise, wie sie sich bewegen – denen von Molekülwolken im Allgemeinen, was sie zu besonders wertvollen Studienobjekten für Astronomen macht.

Um die Bedeutung dieser Entdeckung besser zu verstehen, können wir uns die Galaxie als eine riesige Metropole vorstellen, deren Hauptverkehrsadern Spiralarme sind. Entlang dieser Wolken und manchmal auch zwischen ihnen befinden sich gigantische Molekülwolken, die Geburtsstätten der Sterne . Und innerhalb dieser Wolken gibt es sogar noch dichtere und filamentartigere Regionen, die bereits erwähnten „Knochen“, die die dichtesten Strukturen der Spiralarme darstellen, von denen bisher etwa zwanzig identifiziert wurden.

Nun hat insbesondere einer dieser Knochen, der aufgrund seiner Form den Spitznamen „Galaktische Zentrumsschlange“ trägt, die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler erregt. Diese enorme, längliche Struktur, die sich über einen Durchmesser von 230 Lichtjahren erstreckt, weist eine beunruhigende Eigenschaft auf: Sie scheint an zwei verschiedenen Stellen „gebrochen“ zu sein.

Nach der Analyse der jüngsten Daten des Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA und verschiedener Radioteleskope hat ein Forscherteam gerade eine überraschende Erklärung für diese „Brüche“ vorgeschlagen. Ihre kürzlich in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlichten Forschungsergebnisse legen nahe, dass die Ursache dieser kosmischen Verzerrung eine Hochgeschwindigkeitskollision mit einem Pulsar, einem stark magnetisierten Neutronenstern, sein könnte.

Die galaktische Zentrumsschlange (auch bekannt als G359.13) ist bemerkenswert für ihre Länge und ihre Helligkeit in Radiowellen. Was es jedoch wirklich von den anderen Filamenten unterscheidet, sind die beiden „Buckel“ oder „Brüche“, die es an zwei verschiedenen Stellen hat. Diese Deformationen, die aufgrund ihrer linearen Magnetstruktur, die sich normalerweise senkrecht zur galaktischen Ebene erstreckt, sehr bedeutsam sind, haben den Astronomen jahrelang Rätsel aufgegeben.

„Die Schlange“, schreiben die Autoren in ihrer Studie, „ist ein bemerkenswertes Radiofilament im galaktischen Zentrum mit einer Morphologie, die durch zwei Brüche entlang seiner Länge gekennzeichnet ist. Die großen und kleinen Brüche befinden sich dort, wo das Filament am stärksten verzerrt ist und am wenigsten einer magnetisierten linearen Struktur ähnelt, die senkrecht zur galaktischen Ebene verläuft.“

Um das Rätsel zu lösen, analysierten die Forscher die Radio- und Röntgendaten der kosmischen Schlange akribisch. Und genau an der Stelle eines der „Brüche“ identifizierten sie eine helle Quelle sowohl im Röntgen- als auch im Radiowellenbereich. Nach einer umfassenden Analyse seiner Eigenschaften kamen sie zu dem überraschenden Schluss, dass der Schuldige hinter der Verformung höchstwahrscheinlich ein sich schnell bewegender Pulsar ist.

Ein Pulsar ist ein sich schnell drehender Neutronenstern, der von seinen Magnetpolen elektromagnetische Strahlung aussendet. Diese unglaublich dichten Sterne sind das Ergebnis des Gravitationskollapses massereicher Sterne am Ende ihres Lebens, bei Ereignissen, die als Supernovae bezeichnet werden. Aber nur die massereichsten Sterne hinterlassen ein schwarzes Loch, wenn sie als Supernova explodieren. Wenn sie nicht groß genug sind, was häufig der Fall ist, reicht die Schwerkraft zwar nicht aus, um den gesamten Stern kollabieren und zu einem einzigen Punkt zusammendrücken zu lassen, aber sie reicht aus, um seine Masse zu einer viel kleineren und außerordentlich kompakten Kugel, einem Neutronenstern, „zusammenzudrücken“. Einige von ihnen beginnen, angetrieben durch die Explosionen, sehr schnell um sich selbst zu kreisen und werden mit enormer Geschwindigkeit durch den Weltraum geschleudert. Sie sind das, was wir als Pulsare kennen.

Die Berechnungen der Forscher lassen darauf schließen, dass dieser eindringende Pulsar mit einer erstaunlichen Relativgeschwindigkeit auf das Serpent-Filament aufschlug, die auf 1,6 bis 3,2 Millionen Kilometer pro Stunde geschätzt wird. Diese kosmische Kollision hat wahrscheinlich das innere Magnetfeld des galaktischen Knochens gestört, was wiederum das von ihm ausgesendete Radiosignal verzerrte. Darüber hinaus hätte die Wechselwirkung Elektronen und ihre Antimaterie-Antiteilchen, Positronen, auf extrem hohe Energien beschleunigt, was sie zu einer zusätzlichen Quelle der beobachteten Signale gemacht hätte.

„Die Radioleuchtkraft und das steile Spektrum der kompakten Quelle stimmen mit einem Pulsar überein“, schreiben die Forscher. Wir zeigen außerdem eine Abflachung des Spektrums und eine erhöhte Synchrotron-Emissionsstärke abseits der Position des Hauptbruchs entlang der Schlange, was auf die Injektion relativistischer Partikel hindeutet.

Synchrotronstrahlung tritt auf, wenn geladene Teilchen, wie etwa Elektronen, sich in Gegenwart eines Magnetfelds mit annähernd Lichtgeschwindigkeit bewegen und dabei Energie in Form elektromagnetischer Strahlung freisetzen. Die Zunahme dieser Emission abseits des Hauptaufprallpunkts stützt die Annahme, dass bei der Kollision energiereiche Teilchen entlang des gesamten Filaments verstreut wurden.

Die Forscher gehen daher davon aus, dass der Hauptbruch der Schlange direkt dadurch verursacht wurde, dass dieses Hochgeschwindigkeitsobjekt auf den Filament traf, dessen magnetische Struktur verzerrte und die nachgewiesene Röntgenemission erzeugte.

Interessanterweise schlagen sie auch vor, dass der sekundäre „Bruch“ durch den Aufprall desselben Hochgeschwindigkeitsobjekts verursacht worden sein könnte, das die primäre Verformung erzeugt hat. Es ist, als ob die Stoßwelle der ersten Kollision durch den Glühfaden gehallt wäre und eine zweite Störung verursacht hätte.

Während diese neue Forschung eine überzeugende Erklärung für das Mysterium des „Bruchs“ in der kosmischen Schlange bietet, betonen die Wissenschaftler, dass zur vollständigen Bestätigung dieses Szenarios weitere Beobachtungen erforderlich sind. „Zukünftig werden wir die hier beschriebene Wechselwirkung mithilfe empfindlicher, hochauflösender Radio- und Röntgenbildgebung untersuchen“, schlussfolgern die Forscher. Diese Messungen werden Informationen über den Ursprung eines der bemerkenswertesten Radiofilamente im galaktischen Zentrum liefern.

Daher ist es für die Astronomen weiterhin von höchster Priorität, diese gigantische kosmische „Schlange“, die sich 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt durch das Herz unserer Galaxie erstreckt, im Auge zu behalten. Wenn wir die Prozesse verstehen, die diese Strukturen formen, und die Kräfte, die auf sie einwirken, können wir tiefer in die komplexe und faszinierende Dynamik der Milchstraße eintauchen. Zukünftige Beobachtungen werden voraussichtlich noch mehr Geheimnisse dieses rätselhaften kosmischen „Knochens“ und der heftigen Begegnungen enthüllen, die im überfüllten Herzen der Galaxie stattfinden können.