Astronomie Forscher entdecken ruhendes Schwarzes Loch ohne Hinweise auf Supernova

Stand: 19. Juli 2022, 07:00 Uhr

Astronomen haben zum ersten Mal direkte Hinweise auf ein Schwarzes Loch entdeckt, dessen Ursprungsstern offenbar ohne Explosion kollabiert ist. Das Objekt zeigen, dass es Millionen ähnliche Löcher gibt.

Ein blauer leuchtender, kugelrunder Stern, im Vordergrund eine schwarze Kugel, die ein Schwarzes Loch darstellt.

Diese künstlerische Darstellung zeigt, wie das Doppelsternsystem VFTS 243 aussehen könnte, wenn wir es aus der Nähe beobachten würden. 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 der beiden binären Komponenten sind nicht maßstabsgetreu: in Wirklichkeit ist der blaue Stern etwa 200 000 Mal größer als das schwarze Loch. Bildrechte: ESO/L. Calçada

Ein internationales Team von Astronomen hat ein Schwarzes Loch einer Nachbargalaxie unserer Milchstraße entdeckt, das keinerlei Röntgenstrahlung aussendet und keine Überreste einer Supernova-Explosion zeigt. Stattdessen scheint der Stern, aus dem das Schwarze Loch entstanden ist, vollständig in das nahezu unendlich dichte Objekt hinein kollabiert zu sein. Damit eröffnet die Entdeckung eine neue Erklärung dazu, was passiert, wenn ein extrem schwerer Stern das Ende seiner Lebensdauer erreicht.

Schwarze Löcher verraten sich üblicherweise durch Röntgenstrahlung aus der Akkretionsscheibe

Schwarze Löcher entstehen, wenn Sternen mit der mindestens dreifachen Masse unserer Sonne der Brennstoff für ihre Kernfusionsprozesse ausgeht. Wenn die Sterne ihre Gasmoleküle nicht mehr miteinander verschmelzen können, fehlt ihnen die Energie, um ihre gewaltige Masse weiterhin zur runden Sternenkugel aufzupusten. Stattdessen kollabiert die Sternenmasse unter ihrer eigenen Schwerkraft in ein nahezu unendlich dichtes Zentrum, dessen Schwerkraft schließlich so stark wird, dass auch Licht nicht mehr entkommen kann. Meist kommt es dabei zu einer gewaltigen Supernovaexplosion, bei der ein Teil der Sternenleiche ins All hinausgeschleudert wird.

Der kollabierte Rest wird zu einem Schwarzen Loch. Das sendet zwar kein Licht mehr aus, aber seine Schwerkraft wirkt weiterhin auf seine Umgebung und beeinflusst beispielsweise in Doppelsternsystemen die Umlaufbahn des Zwillingssterns. Zudem verraten sich Schwarze Löcher in der Regel durch Röntgenstrahlung, die aus ihrer Umgebung ausgesendet wird. Grund dafür ist Material, das von der Schwerkraft des Lochs angezogen wird. Es sammelt sich in einer Scheibe um das Loch, wird beschleunigt und dabei aufgeheizt. Astronomen sprechen dann von einer Akkretionsscheibe.

Astronomische Aufnahme einer Weltraumregion namens Tarantelnebel. Zahlreiche Sterne leuchten blau, in der oberen Hälfte gibt es mehrere helle, wolkenartige Strukturen.

Der etwa 160.000 Lichtjahre entfernte Tarantelnebel ist das eindrucksvollste Himmelsobjekt innerhalb der Großen Magellanschen Wolke, einer Begleitgalaxie unserer Milchstraße. Das VLT Survey Telescope am Paranal-Observatorium der ESO in Chile hat diese Himmelsregion und ihre reichhaltige Umgebung in feinstem Detail aufgenommen. Das Bild zeigt eine kosmische Landschaft aus Sternhaufen, leuchtenden Gaswolken und den verstreuten Überresten von Supernovaexplosionen. Bildrechte: ESO

Ruhendes Schwarzes Loch – Astronomen finden Nadel im Heuhaufen

Das jetzt entdeckte Schwarze Loch mit dem etwas unromantischen Namen "VFTS 243" zeigt allerdings weder Spuren einer Supernovaexplosion, noch gibt es Röntgenstrahlung aus der Umgebung. Es besteht aus etwa acht Mal so viel Masse wie die Sonne und fiel den Astronomen einzig durch seinen Schwerkrafteinfluss auf die Umlaufbahn seines Begleitsterns auf, der ein blauer Stern mit der etwa 25-fachen Masse der Sonne ist.

Die Forscher hatten systematisch nach einem solchen Objekt gesucht, in dem sie über sechs Jahre hinweg fast 1000 massereiche Sterne in der Region des Tarantelnebels durchmustert hatten. Der Nebel liegt in der Großen Magellanschen Wolke, einer Begleitgalaxie unserer Milchstraße.

"Wir haben eine Nadel im Heuhaufen gefunden", sagt Tomer Shenar, Leiter der Forschungsgruppe. "Der Stern, der das schwarze Loch in VFTS 243 geformt hat, scheint vollständig kollabiert zu sein, ohne Anzeichen einer vorherigen Explosion. In letzter Zeit gibt es immer wieder Hinweise auf dieses Szenario des 'direkten Kollapses', aber unsere Studie liefert wohl einen der direktesten Hinweise. Dies hat enorme Auswirkungen auf den Ursprung der Verschmelzung schwarzer Löcher im Kosmos."

Ruhende Schwarze Löcher sind extrem schwer zu entdecken

Unter anderem nehmen Wissenschaftler schon eine Weile an, dass solche sogenannten ruhenden Schwarzen Löcher sehr häufig vorkommen. Sie sind allerdings extrem schwer zu entdecken, da sie eben kaum Einfluss auf ihre Umgebung ausüben.