Kosmische Detektivarbeit

Schwarzes Loch entdeckt - es könnte bei der Beantwortung wichtiger Fragen helfen

  • Tanja Banner
    vonTanja Banner
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Ein schwarzes Loch haben Forscher mit Hilfe des „Hubble“-Weltraumteleskops entdeckt. Seine Masse deutet darauf hin, dass es ein intermediäres schwarzes Loch sein könnte.

  • Neben supermassereichen und stellaren schwarzen Löchern vermuten Forscher die Existenz intermediärer schwarzer Löcher
  • Mit Hilfe des „Hubble“-Weltraumteleskops* haben Forscher nun einen vielversprechenden Kandidaten entdeckt
  • Wird das neu entdeckte schwarze Loch den Forschern wichtige Fragen beantworten?

Schwarze Löcher zählen zu den wohl spannendsten Objekten im Weltraum. Unterschieden werden sie in mehrere Kategorien, die meisten schwarzen Löcher, die wir kennen, fallen in eine dieser beiden:

  • Supermassereiche schwarze Löcher sind im Zentrum einer Galaxie positioniert. Sie haben eine Masse von einer Million bis zu zehn Milliarden Sonnenmassen. Ein Beispiel für ein supermassereiches schwarzes Loch ist Sagittarius A* im Zentrum der Milchstraße*.
  • Stellare schwarze Löcher sind durch den Kollaps massereicher Sterne entstanden. Sie haben maximal 50 Sonnenmassen.

Intermediäres schwarzes Loch entdeckt: Ist es der „Missing Link“?

Zwischen den supermassereichen schwarzen Löchern und den stellaren schwarzen Löchern könnte es noch einen weiteren Typ schwarze Löcher geben, vermuten Forscher bereits seit einiger Zeit: Intermediäre schwarze Löcher von hundert bis 100.000 Sonnenmassen, der so genannte „Missing Link“ zwischen den beiden anderen Kategorien.

Das Problem ist jedoch, dass diese intermediären schwarzen Löcher nur schwer zu finden sind. Sie sind kleiner und weniger aktiv als supermassereiche schwarze Löcher*. Ihre Anziehungskraft ist nicht groß genug, um dauerhaft Sterne und anderes Material anzuziehen. Die Röntgenstrahlung, die Sterne ausstrahlen, wenn sie von einem schwarzen Loch zerrissen werden, ist der Hinweis, nach dem Forscher auf der Suche nach schwarzen Löchern Ausschau halten. Bei intermediären schwarzen Löchern müssen Forscher auch eine große Portion Glück haben: Sie müssen das schwarze Loch quasi „auf frischer Tat ertappen“ - und zwar dabei, wie es einen Stern anzieht und verschlingt. Denn nur dann können sie das schwarze Loch - beziehungsweise die Röntgenstrahlung des Sterns „sehen“.

Schwarzes Loch war bereits 2006 durch Röntgenstrahlung aufgefallen

Um Hinweise auf ein solches mögliches intermediäres schwarzes Loch zu finden, haben Dacheng Lin (University of New Hampshire) und ein Team von Forschern die Archive des Röntgenteleskops „XMM-Newton“ durchforstet. Dabei stießen sie auf eine Röntgenquelle mit dem komplizierten Namen 3XMM J215022.4−055108, die bereits 2006 den Röntgenteleskopen „XMM-Newton“ und „Chandra“ aufgefallen war. Die Teleskope hatten damals starke Röntgenstrahlung entdeckt, doch es war unklar, woher sie genau stammte und ob es sich nicht möglicherweise um einen Neutronenstern handelt.

Das Team rollte den Fall neu auf und zog auch das Weltraumteleskop „Hubble“ zu Rate. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Röntgenquelle nicht im Zentrum einer Galaxie liegt. Weil massereiche schwarze Löcher eigentlich im Galaxienzentrum beheimatet sind, wuchs die Hoffnung, dass es sich um ein intermediäres schwarzes Loch handeln könnte. „Hubble“ zeigte, dass die Röntgenstrahlen nicht aus unserer Galaxie stammen - sondern von einem weit entfernten, dichten Sternenhaufen am äußeren Rand einer anderen Galaxie. In genau solchen Regionen erwarteten die Forscher ein intermediäres schwarzes Loch zu finden.

„Intermediäre schwarze Löcher sind sehr schwer fassbare Objekte“, erklärt Lin in einer Mitteilung. „Deshalb war es so wichtig, andere Erklärungen auszuschließen. Das hat „Hubble“ uns ermöglicht.“

Neu entdecktes schwarzes Loch hat genau die richtige Masse

Das neu entdeckte schwarze Loch muss mehr als die 50.000-fache Sonnenmasse haben, sagen die Forscher - es liegt damit genau in dem Bereich, in dem intermediäre schwarze Löcher vermutet werden. Die Röntgenquelle J215022.4−055108 ist damit der vielversprechendste Kandidat für ein intermediäres schwarzes Loch. „Dass dieses schwarze Loch einen Stern zerreißt*, ist ein starker Beleg dafür, dass es nicht nur ein stellares schwarzes Loch sein kann“, erklärt Lin. Stellare schwarze Löcher würden keine so starke Strahlung und Energie abgeben.

Seine Teamkollegin Natalie Webb (Université de Toulouse) ergänzt: „Den Ursprung und die Entwicklung von intermediären schwarzen Löchern zu erforschen könnte uns endlich die Antwort auf die Frage geben, wie supermassereiche schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien entstanden sind.“ Die Forscher erhoffen sich in Zukunft unter anderem Antworten auf die Frage, ob intermediäre schwarze Löcher wachsen und zu supermassereichen schwarzen Löchern werden. Auch die Frage nach der Entstehung intermediärer schwarzer Löcher ist noch offen.

Die Facharbeit wurde im Fachjournal „Astrophysical Journal Letter“ veröffentlicht (doi: 10.3847/2041-8213/ab745b)

Von Tanja Banner

*fr.de ist Teil der bundesweiten Ippen-Digital-Zentralredaktion.

Rubriklistenbild: © ESA/Hubble, M. Kornmesser

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