Von Will Dunham
WASHINGTON (Reuters) – Astronomen haben ein Schwarzes Loch mit einer Masse entdeckt, die etwa 33-mal so groß ist wie die unserer Sonne, das größte bekannte Schwarze Loch in der Milchstraße, nach dem supermassereichen Schwarzen Loch, das im Zentrum unserer Galaxie lauert.
Das neu identifizierte Schwarze Loch befindet sich etwa 2.000 Lichtjahre von der Erde entfernt – kosmisch gesehen relativ nahe – im Sternbild Aquila und ist von einem Begleitstern umgeben, der es umkreist, sagten Forscher am Dienstag. Ein Lichtjahr ist die Distanz, die das Licht in einem Jahr zurücklegt, also 5,9 Billionen Meilen (9,5 Billionen km).
Schwarze Löcher sind außerordentlich dichte Objekte, deren Schwerkraft so stark ist, dass selbst Licht nicht entkommen kann, was ihre Entdeckung erschwert. Dies wurde dank Beobachtungen im Rahmen der Gaia-Mission der Europäischen Weltraumorganisation, die gerade eine riesige Sternzählung durchführt, identifiziert, weil sie eine Oszillationsbewegung in ihrem Begleitstern verursachte. Daten des Very Large Telescope des in Chile ansässigen European Southern Observatory und anderer bodengestützter Observatorien wurden verwendet, um die Masse des Schwarzen Lochs zu überprüfen.
„Dieses Schwarze Loch ist nicht nur sehr massiv, es ist auch in vielerlei Hinsicht etwas ganz Besonderes. Es ist wirklich etwas, was wir nie erwartet hätten“, sagte Pasquale Panuzzo, ein CNRS-Forschungsingenieur am Pariser Observatorium und Hauptautor der in veröffentlichten Studie die Zeitschrift Astronomy & Astrophysics.
Beispielsweise bewegen sich das Schwarze Loch namens Gaia BH3 und sein Begleiter durch die Galaxie in der entgegengesetzten Richtung, in der Sterne normalerweise in der Milchstraße kreisen.
Gaia BH3 entstand wahrscheinlich nach dem Tod eines Sterns, der mehr als 40-mal massereicher als die Sonne war, sagten die Forscher.
Schwarze Löcher, die durch den Kollaps eines einzelnen Sterns entstehen, werden stellare Schwarze Löcher genannt. Laut der Astronomin und Co-Autorin der Studie Tsevi Mazeh von der Universität Tel Aviv in Israel ist Gaia BH3 das größte bekannte stellare Schwarze Loch.
Stellare Schwarze Löcher sind winzig im Vergleich zu den supermassereichen Schwarzen Löchern, die die Zentren der meisten Galaxien bewohnen. Eines dieser Schwarzen Löcher namens Sagittarius A* oder Sgr A* befindet sich im Herzen der Milchstraße. Er hat die 4-Millionen-fache Masse unserer Sonne und befindet sich etwa 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt.
Gaias Vorläuferstern BH3 bestand fast ausschließlich aus Wasserstoff und Helium. Sterne im frühen Universum hatten eine solche chemische Zusammensetzung, die als niedrige Metallizität bekannt ist. Dieser Stern entstand relativ früh in der Geschichte des Universums, vielleicht 2 Milliarden Jahre nach dem Urknall.
Als dieser Stern am Ende seiner Lebensdauer explodierte – eine Supernova genannt – schleuderte er Materie in den Weltraum, während der Rest heftig kollabierte und ein Schwarzes Loch bildete.
Die Entdeckung von Gaia BH3 stützt laut Panuzzo Modelle der Sternentwicklung, die zeigen, dass massereiche stellare Schwarze Löcher nur von einem Stern mit geringer Metallizität wie dem Vorläuferstern dieses Sterns erzeugt werden können.
Gaias Begleitstern BH3 ist genauso alt wie der andere, hat etwa 76 % der Sonnenmasse und ist etwas kühler, aber etwa zehnmal so leuchtend. Es umkreist das Schwarze Loch auf einer elliptischen Bahn in einer Entfernung, die zwischen etwa dem 4,5-fachen der Entfernung zwischen Erde und Sonne – einer Maßeinheit, die als astronomische Einheit (AE) bezeichnet wird – und 29 AE variiert. Zum Vergleich: Jupiter umkreist die Sonne etwa fünf AE und Neptun etwa 30 AE.
„Das überraschende Ergebnis für mich war die Tatsache, dass die chemische Zusammensetzung dieses Begleitsterns nichts Besonderes aufweist, er also nicht von der Supernova-Explosion des Schwarzen Lochs betroffen war“, sagte die Astronomin Elisabetta Caffau vom Pariser Observatorium und Mitautorin des Buches Studie. .
Wissenschaftler wissen nicht genau, wie groß stellare Schwarze Löcher sein können.
„Die maximale Masse eines stellaren Schwarzen Lochs ist Gegenstand aktiver wissenschaftlicher Debatten“, sagte Panuzzo.
(Berichterstattung von Will Dunham, Redaktion von Rosalba O’Brien)