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Forschende finden erstmals „ruhendes“ schwarzes Loch außerhalb der Milchstraße

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Von: Tanja Banner

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Forschende, die dafür bekannt sind, schwarze Löcher zu widerlegen, entdecken dieses Mal wirklich ein schwarzes Loch – ein ganz besonderes Exemplar.

Amsterdam/Cambridge – Eigentlich sind die Forscher Tomer Shenar (Universität Amsterdam) und Kareem El-Badry (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge) dafür bekannt, vermeintliche schwarze Löcher zu widerlegen. Shenar nennt seinen Kollegen gar „Zerstörer schwarzer Löcher“. Doch nun haben die beiden Forscher gemeinsam mit einem Forschungsteam erstmals ein neues schwarzes Loch entdeckt – und womöglich auch noch ein besonderes Exemplar: „Wir haben eine ‚Nadel im Heuhaufen‘ gefunden“, freut sich Shenar. Sein Team geht davon aus, dass es das erste „ruhende“ schwarze Loch mit stellarer Masse ist, das außerhalb unserer Galaxie eindeutig nachgewiesen werden konnte.

Ein schwarzes Loch mit stellarer Masse ist etwa drei bis 100 Sonnenmassen schwer und entsteht, wenn ein massereicher Stern am Ende seines Lebens unter seiner eigenen Schwerkraft zusammenbricht. Es gilt als „ruhend“ oder „inaktiv“, wenn es keine starke Röntgenstrahlung aussendet. Durch diese verräterischen Strahlen werden schwarze Löcher normalerweise meist entdeckt. Da ruhende schwarze Löcher jedoch kaum mit ihrer Umgebung interagieren, ist es besonders schwer, sie zu entdecken.

„Ruhendes“ schwarzes Loch in Nachbargalaxie entdeckt

Das neu entdeckte schwarze Loch hat mindestens die neunfache Sonnenmasse und umkreist einen heißen, blauen Stern mit der 25-fachen Masse unserer Sonne. Solche Systeme entstehen, wenn ein Stern eines Doppelsternsystems kollabiert. „Seit mehr als zwei Jahren suchen wir nach solchen schwarzen Löchern und Doppelsternsystemen“, erklärt Julia Bodensteiner, eine Co-Autorin der Studie. Es ist unglaublich, dass wir kaum von ruhenden schwarzen Löchern wissen, wenn man bedenkt, für wie häufig Astronomen sie halten“, betont Co-Autor Pablo Marchant.

Künstlerische Darstellung des Doppelsternsystems VFTS 243, in dem Forschende ein inaktives stellares schwarzes Loch ausgemacht haben. Das System, das sich im Tarantelnebel in der Großen Magellanschen Wolke befindet, besteht aus einem heißen, blauen Stern mit der 25-fachen Masse der Sonne und einem schwarzen Loch, das mindestens die neunfache Masse der Sonne hat. Die Größen sind nicht maßstabsgetreu: in Wirklichkeit ist der blaue Stern etwa 200.000 Mal größer als das schwarze Loch. (Symbolbild)
Künstlerische Darstellung des Doppelsternsystems VFTS 243, in dem Forschende ein inaktives stellares schwarzes Loch ausgemacht haben. Das System, das sich im Tarantelnebel in der Großen Magellanschen Wolke befindet, besteht aus einem heißen, blauen Stern mit der 25-fachen Masse der Sonne und einem schwarzen Loch, das mindestens die neunfache Masse der Sonne hat. Die Größen sind nicht maßstabsgetreu: in Wirklichkeit ist der blaue Stern etwa 200.000 Mal größer als das schwarze Loch. (Symbolbild) © ESO/L. Calçada

Um das schwarze Loch in einem Doppelsternsystem mit dem Namen VFTS 243 zu finden, durchsuchte die Forschungsgruppe fast 1000 massereiche Sterne in der Region des Tarantelnebels in der Großen Magellanschen Wolke – einer Nachbargalaxie der Milchstraße. Die Forschenden wollten die Sterne finden, die schwarze Löcher als Begleiter haben könnten. Doch die Identifizierung eines Begleiters als schwarzes Loch ist sehr schwierig, da es viele alternative Möglichkeiten gibt, worum es sich handeln könnte. So hat ein Team, zu dem unter anderem auch Shenar und Bodensteiner gehörten, erst kürzlich ein vermeintliches schwarzes Loch in einem Doppelsternsystem als etwas ganz anderes entlarvt: als stellaren Vampirismus.

Besonderes schwarzes Loch entdeckt – Forscher war selbst skeptisch

Mithilfe von sechsjährigen Beobachtungen des Tarantelnebels durch das „FLAMES“-Instrument am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) konnten die Forschenden letztendlich einen Kandidaten ausmachen. „Als Forscher, der in den letzten Jahren potenzielle schwarze Löcher entlarvt hat, war ich äußerst skeptisch gegenüber dieser Entdeckung“, erinnert sich Tomer Shenar. Auch Co-Autor Kareem El-Badry teilte diese Skepsis: „Als Tomer mich bat, seine Ergebnisse zu überprüfen, hatte ich meine Zweifel. Aber ich konnte keine plausible Erklärung für die Daten finden, die kein schwarzes Loch beinhaltete“, so El-Badry. Studienleiter Shenar betont: „Zum ersten Mal hat unser Team gemeinsam über die Entdeckung eines schwarzen Lochs berichtet, anstatt ein solches zu widerlegen.“

Stellares schwarzes Loch entstand ohne starke Explosion

Die Forschenden stellten außerdem fest, dass der Stern, aus dem das schwarze Loch entstand, ohne Anzeichen einer starken Explosion verschwand. Für die Forschenden ist es ein einzigartiger Einblick in die Prozesse rund um die Entstehung eines schwarzen Lochs: Astronominnen und Astronomen vermuten zwar, dass ein stellares schwarzes Loch entsteht, wenn der Kern eines sterbenden massereichen Sterns kollabiert – sie wissen jedoch noch nicht, ob dies mit einer gewaltigen Supernova-Explosion einhergeht. „In letzter Zeit gibt es immer wieder Hinweise auf dieses Szenario des ‚direkten Kollapses‘, aber unsere Studie liefert wohl einen der direktesten Hinweise“, führt Shenar aus.

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Das Expertenduo Shenar und El-Badry hat zwar den Spitznamen „Polizei der schwarzen Löcher“, doch die beiden ermutigen andere Fachleute aktiv zur Nachforschung: „Natürlich erwarte ich, dass die Fachleute in diesem Bereich unsere Analyse sorgfältig prüfen und versuchen werden, alternative Modelle zu entwickeln“, betont El-Badry. „Es ist ein sehr aufregendes Projekt, an dem ich beteiligt bin.“ Die Studie des Forschungsteams wurde im Fachjournal Nature Astronomy veröffentlicht. (tab)

Wie viele schwarze Löcher gibt es eigentlich im Universum? Eine Studie enthüllt eine schier unglaubliche Zahl.

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