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Doch kein schwarzes Loch: Forschende gestehen Irrtum ein und entdecken ein anderes Phänomen

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Von: Tanja Banner

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In dieser Himmelsregion (Sternbild Telescopium) ist das Sternensystem HR 6819 zu finden – allerdings ohne schwarzes Loch. Die beiden Sterne können in einer dunklen, klaren Nacht ohne Fernglas oder Teleskop von der Südhalbkugel aus beobachtet werden.
In dieser Himmelsregion (Sternbild Telescopium) ist das Sternensystem HR 6819 zu finden – allerdings ohne schwarzes Loch. Die beiden Sterne können in einer dunklen, klaren Nacht ohne Fernglas oder Teleskop von der Südhalbkugel aus beobachtet werden. © ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

Forschende revidieren ihre eigene Studie: Im Sternensystem HR 6819 gibt es offenbar doch kein schwarzes Loch, dafür ein anderes äußerst spannendes Phänomen.

Löwen – Die Studie sorgte im Mai 2020 für Aufsehen: Forschende um den Wissenschaftler Thomas Rivinius gaben damals an, erstmals ein Sternensystem mit einem schwarzen Loch entdeckt zu haben, bei dem man die Sterne von der Erde aus mit bloßem Auge sehen kann. Ihre Theorie damals: Einer der beiden sichtbaren Sterne des Doppelsternsystems HR 6819 umkreist alle 40 Tage ein unsichtbares Objekt, bei dem es sich um ein stellares schwarzes Loch handeln muss. Der zweite Stern befindet sich in großer Entfernung von diesem Paar.

Die Meldung sorgte für Aufsehen, zahlreiche Artikel erschienen und auch fr.de berichtete über das erste schwarze Loch, dessen Begleiter man sehen kann. Während Rivinius und sein Team in ihrer Studie davon ausgingen, die beste Erklärung für die gesammelten Daten gefunden zu haben, kam Widerspruch von einem anderen Forschungsteam unter der Leitung von Julia Bodensteiner (damals KU Leuven in der belgischen Stadt Löwen).

Ihre Studie schlug eine andere Erklärung für die Daten vor: Bei dem Sternensystem HR 6819 könnte es sich auch um ein System mit nur zwei Sternen handeln – und es könnte womöglich gar kein schwarzes Loch involviert sein. Die Voraussetzung für dieses Alternativ-Szenario: Einer der Sterne wurde „abgetragen“ – er hat zu einem früheren Zeitpunkt einen großen Teil seiner Masse an den anderen Stern verloren.

Sternensystem mit „nächstgelegenem schwarzen Loch“ enthält kein schwarzes Loch

Doch welche Theorie war die richtige? Um das Rätsel um das Sternensystem HR 6819 und das möglicherweise gar nicht existente schwarze Loch zu lösen, arbeiteten die beiden Teams zusammen und nutzten das Very Large Telescope (VLT) und das Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der Europäischen Südsternwarte (ESO), um schärfere Daten zu erhalten.

„Das VLTI war die einzige Einrichtung, die uns die entscheidenden Daten liefern konnte, die wir brauchten, um zwischen den beiden Erklärungen zu unterscheiden“, erklärt Dietrich Baade, der als Autor sowohl an der ursprünglichen Studie als auch an der neuen Studie, die nun im Fachjournal Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurde, mitwirkte.

Zwei Szenarien: Sternensystem mit oder ohne schwarzes Loch

„Die Szenarien, nach denen wir suchten, waren ziemlich klar, sehr unterschiedlich und mit dem richtigen Instrument leicht zu unterscheiden“, erklärt Rivinius. „Wir waren uns einig, dass es in dem System zwei Lichtquellen gibt. Die Frage war also, ob sie einander eng umkreisen wie im Szenario des abgestreiften Sterns oder weit voneinander entfernt sind, wie im Szenario des schwarzen Lochs.“ Die Instrumente „MUSE“ (Multi Unit Spectroscopic Explorer“ und „GRAVITY“ an den Teleskopen der ESO kamen dafür zum Einsatz und lieferten den Forschenden neue Daten, die ihnen halfen, zwischen den beiden Szenarien zu unterscheiden.

„‘MUSE‘ bestätigte, dass es keinen hellen Begleiter in einer weiteren Umlaufbahn gab“, erklärt die Forscherin Abigail Frost, die die neue Studie leitete. „GRAVITY“ habe zwei helle Quellen aufgelöst, „die nur durch ein Drittel der Entfernung zwischen Erde und Sonne getrennt waren“, so die Studienleiterin. „Diese Daten erwiesen sich als das letzte Teil des Puzzles und erlaubten uns die Schlussfolgerung, dass HR 6819 ein Doppelsternsystem ohne schwarzes Loch ist.“

Universum: „Stellarer Vampirismus“ statt Sternensystem mit schwarzem Loch

Doch wie kamen die Forschenden dann zuerst zu der Annahme, es gebe ein schwarzes Loch in dem Sternensystem, das etwa 1000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist? „Unsere beste Interpretation bisher ist, dass wir dieses Doppelsternsystem in einem Moment erwischt haben, kurz nachdem einer der Sterne die Atmosphäre von seinem Begleitstern abgesaugt hatte. Dies ist ein häufiges Phänomen in engen Doppelsternsystemen, das in der Presse manchmal als ‚stellarer Vampirismus‘ bezeichnet wird“, so Bodensteiner. „Während der abgebende Stern einen Teil seines Materials verlor, begann der empfangende Stern, sich schneller zu drehen.“

Das Sternensystem HR 6819 beinhaltet offenbar doch kein schwarzes Loch. Es handelt sich um ein System aus zwei Sternen, bei dem ein Stern Masse von seinem Begleiter abgesaugt hat – „stellarer Vampirismus“. Diese künstlerische Darstellung zeigt, wie das System aussehen könnte: Ein abgeflachter Stern mit einer Scheibe (der „Vampir“-Stern) und ein Stern vom Typ B, dem die Atmosphäre entzogen wurde.
Das Sternensystem HR 6819 beinhaltet offenbar doch kein schwarzes Loch. Es handelt sich um ein System aus zwei Sternen, bei dem ein Stern Masse von seinem Begleiter abgesaugt hat – „stellarer Vampirismus“. Diese künstlerische Darstellung zeigt, wie das System aussehen könnte: Ein abgeflachter Stern mit einer Scheibe (der „Vampir“-Stern) und ein Stern vom Typ B, dem die Atmosphäre entzogen wurde. © ESO/L. Calçada

Sternensystem HR 6819: Wie beeinflusst Vampirismus die Entwicklung massereicher Sterne?

Es sei sehr schwierig, eine solche Phase nach dem Austausch zu erfassen, betont Studienleiterin Frost. „Das macht unsere Ergebnisse für HR 6819 sehr aufregend.“ Das Sternensystem sei ein perfekter Kandidat, um zu untersuchen, „wie dieser Vampirismus die Entwicklung massereicher Sterne beeinflusst und damit auch die Entstehung der damit verbundenen Phänomene wie Gravitationswellen und heftige Supernovaexplosionen.“

Das neu gebildete Forschungsteam plant nun, das Sternensystem HR 6819 genauer zu beobachten. Geplant ist eine gemeinsame Studie über das System im Laufe der Zeit, die dabei helfen soll, seine Entwicklung besser zu verstehen, seine Eigenschaften einzugrenzen und das Wissen zu nutzen, um mehr über andere Doppelsternsysteme zu erfahren.

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Und auch wenn die Forschenden der ursprünglichen Studie doch kein schwarzes Loch gefunden haben, bleibt das Team optimistisch: „Stellare schwarze Löcher sind aufgrund ihrer Beschaffenheit nach wie vor sehr schwer zu finden“, betont Rivinius. „Aber Schätzungen in Größenordnungen deuten darauf hin, dass es allein in der Milchstraße Dutzende bis Hunderte von Millionen schwarzer Löcher gibt“, fügt sein Kollege Baade hinzu.

Auch die Forschenden, die erstmals ein abtrünniges schwarzes Loch beobachtet haben, sind sich sicher: „Es muss viele von ihnen da draußen geben.“ Für eine andere Studie haben Forschende kürzlich berechnet, wie viele stellare schwarze Löcher es im Universum gibt. Das Ergebnis ist eine Zahl mit 19 Nullen. (Tanja Banner)

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