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Das schwarze Loch Cygnus X-1 in der Milchstraße ist nach Auswertung der Messdaten ganz anders, als von den Forschenden erwartet. (Symbolbild)
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Das schwarze Loch Cygnus X-1 in der Milchstraße ist nach Auswertung der Messdaten ganz anders, als von den Forschenden erwartet. (Symbolbild)

Astronomie

Schwarzes Loch Cygnux X-1 ist ganz anders als erwartet – Messdaten halten Überraschung bereit

  • Tanja Banner
    vonTanja Banner
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Forschende vermessen das lange bekannte schwarze Loch Cygnus X-1 in der Milchstraße neu. Die Messdaten halten einige Überraschungen bereit.

  • Forschende vermessen ein seit fast 50 Jahren bekanntes schwarzes Loch neu.
  • Dabei stellen sie fest: Es handelt sich um das schnellste bekannte schwarze Loch – und es hilft, ein neues Licht auf die Entstehung schwarzer Löcher zu werfen.
  • Neuigkeiten aus der Weltraumforschung finden Sie auf unserer Themenseite.

Das erste schwarze Loch in der Milchstraße wurde im Jahr 1972 vom US-Astronomen Tom Bolton entdeckt. Cygnus X-1 umkreist einen blauen Riesenstern mit der Bezeichnung HDE 226868. Damals wettete der berühmte Physiker Stephen Hawking mit seinem Kollegen Kip Thorne, dass es sich nicht um ein schwarzes Loch handelte – und musste später eingestehen, dass er Unrecht hatte. Heute gilt Cygnus X-1 als das erste jemals entdeckte stellare schwarze Loch. Doch wie weit das schwarze Loch und sein Begleitstern von der Erde entfernt sind, konnte bisher nur grob geschätzt werden – genau wie die Massen des schwarzen Lochs und des blauen Riesensterns.

Nun hat sich ein internationales Astrophysik-Team der Herausforderung angenommen und gleich mehrere neue Erkenntnisse gewonnen: Zum Einen ist das schwarze Loch Cygnus X-1 weiter von der Erde entfernt als bisher angenommen. Zum Anderen ist es deutlich massereicher als erwartet, fanden die Forschenden heraus. Ihre Studie veröffentlichten sie in der Fachzeitschrift „Science“.

Schwarzes Loch Cygnus X-1: Forschende beobachten es sechs Tage lang

Das Forschungsteam nutze das „Very Long Baseline Array“, ein Cluster aus zehn Radioteleskopen, die in den USA verteilt sind, um eine so genannte Parallaxenmessung vorzunehmen. Diese Messung basiert auf dem Prinzip, dass die Entfernung eines Objekts bestimmt werden kann, indem man es von zwei verschiedenen Orten aus beobachtet. „Die unterschiedlichen Beobachtungspositionen ergeben sich in unserem Fall durch die Bewegung der Erde um die Sonne“, erklärt der Astrophysiker Jörn Wilms von der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), einer der Co-Autoren der Studie gegenüber der Nachrichtenagentur afp.

Künstlerische Darstellung des Cygnus-X-1-Systems: Das schwarze Loch umkreist seinen Begleitstern in schneller Geschwindigkeit.

Sechs Tage lang beobachteten die Forschenden um Projektleiter James Miller-Jones (International Centre for Radio Astronomy Research) das System des schwarzen Lochs Cynus X-1 und zeichneten insgesamt mehr als 2000 Messwerte auf. Bei der anschließenden Analyse stellten sie fest, dass die bisherigen groben Schätzungen nicht ganz richtig waren: Cygnus X-1 ist deutlich weiter von der Erde entfernt, als bisher gedacht: Etwa 7200 Lichtjahre statt 6100 Lichtjahre, wie zuvor geschätzt wurde. Daraus folgerten die Forschenden, dass das schwarze Loch auch deutlich größer sein muss als bisher angenommen. „Wir haben errechnet, dass das schwarze Loch mehr als 20 Mal so massereich wie die Sonne ist – das übertrifft frühere Schätzungen um 50 Prozent“, so Wilms.

Cygnus X-1 ist das schnellste bekannte schwarze Loch

Die Forschenden gehen aufgrund ihrer neuen Daten davon aus, dass das schwarze Loch Cygnus X-1 einst ein Stern war, der etwa 60 Mal so groß wie die Sonne war. Vor zehntausenden Jahren kollabierte er und wurde zu einem schwarzen Loch. Innerhalb von fünfeinhalb Tagen umkreist Cygnus X-1 heute seinen Begleitstern, wobei die Umlaufbahn nur ein Fünftel der Entfernung zwischen Erde und Sonne beträgt. Dabei dreht sich das schwarze Loch Cygnus X-1 sehr schnell: Es kommt sehr nahe an die Lichtgeschwindigkeit heran und ist damit schneller als jedes andere bekannte schwarze Loch.

Die neuen Erkenntnisse des Forschungsteams werfen auch ein neues Licht auf die Entstehung schwarzer Löcher: Bislang dachte man, dass helle Sterne bis zu ihrer Explosion als Supernova sehr viel Masse an ihre Umgebung verlieren. „Durch Sternwinde wird Materie von der Oberfläche quasi weggeblasen“, erläutert Astrophysiker Wilms. Damit ein schwarzes Loch jedoch so massiv werden könne wie Cygnus X-1, müsse der Masseverlust deutlich geringer sein als bisher gedacht. „Schwarze Löcher zählen nach wie vor zu den bestgehüteten Geheimnissen des Universums. Mit unserem Projekt haben wir einen weiteren Teil dieses Geheimnisses lüften können“, freut sich der Astrophysiker.

Schwarze Löcher überraschen Forschende immer wieder aufs Neue: Mal fehlt ein schwarzes Loch, das eigentlich existieren müsste, mal „ernährt“ sich ein schwarzes Loch von umliegenden Galaxien. Im Jahr 2019 konnten Forschende erstmals ein schwarzes Loch fotografieren – dazu war jedoch ein Teleskop nötig, das die ganze Erde umspannte. (Tanja Banner mit afp)

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