BLACK HOLES

Hubble-Beobachtungen haben ein kompaktes Objekt mit stellarer Masse – ein Schwarzes Loch oder möglicherweise einen Neutronenstern – enthüllt, das durch unsere Galaxie wandert.

Eine Illustration einer Nahaufnahme eines Schwarzen Lochs, das durch unsere Milchstraße driftet. FECYT / IAC

Zwei internationale Astronomenteams haben möglicherweise gerade das Hubble-Weltraumteleskop verwendet, um zum ersten Mal ein Schwarzes Loch zu entdecken, das allein durch unsere Milchstraße wandert.

Schwarze Löcher sind bekanntermaßen schwer fassbar. Ihre Schwerkraft ist so extrem, dass selbst Licht sie nicht überholen kann, und daher gibt es kein Licht, das Teleskope sehen können. Stattdessen offenbaren sie sich normalerweise durch die Art und Weise, wie sie umgebendes Material naschen oder den Einfluss, den sie auf einen Nachbarn in einem binären Paar haben.

Dennoch gibt es schätzungsweise 100 Millionen Schwarze Löcher, die allein durch die Milchstraße wandern. Einen zu finden, hat sich immer als schwer fassbar erwiesen – bis jetzt. Nach mehr als einem Jahrzehnt der Überwachung des galaktischen Zentrums mit bodengestützten Teleskopen und Jahren akribischer Hubble-Beobachtungen konnten Astronomen einen einsamen Schwarzen-Loch-Kandidaten etwa 5.000 Lichtjahre entfernt im Carina-Sagittarius-Arm unserer Galaxie ausfindig machen .

Möglich wurde der Durchbruch dank gravitativer Mikrolinsen. „[It] ist die einzige verfügbare Technik, um isolierte Schwarze Löcher zu identifizieren“, sagt Kailash Sahu (Space Telescope Science Institute), der eines der Teams hinter der Entdeckung leitet.

Mikrolinsen beruhen auf einer zufälligen Ausrichtung zwischen einer Hintergrundlichtquelle, wie z. B. einem Stern, und einem Vordergrundobjekt. Die Schwerkraft des Vordergrundobjekts krümmt das Hintergrundlicht um es herum und vergrößert es wie eine Linse. Astronomen, die dieses Ereignis beobachten, sehen, dass ein Hintergrundstern plötzlich heller wird. Auch seine Position am Himmel verschiebt sich subtil. Die Art und Weise, wie es heller wird, und seine scheinbare Verschiebung können Astronomen viel über das Vordergrundobjekt verraten, auch wenn es nicht direkt gesehen werden kann.

Ein weißes 2D-Gitter, das in der Mitte zu einer Trichterform auf schwarzem Hintergrund zusammenfälltDiese Illustration zeigt, wie die Schwerkraft eines Schwarzen Lochs den Raum verzerrt und das Licht eines entfernten Sterns dahinter beugt. NASA/ESA/STScI/Joseph Olmsted

In diesem Fall konnten Astronomen feststellen, dass das Objekt im Vordergrund kein gewöhnlicher Stern war. Die Dauer typischer Mikrolinsenereignisse reicht von Tagen bis Wochen, aber die intensive Schwerkraft dieses Objekts verlängerte sie auf fast neun Monate. Auch die Farbe des Hintergrundsterns blieb während dieser Zeit konstant. Wäre das Vordergrundobjekt ebenfalls ein Stern gewesen, hätten sich ihre verschiedenen Farben während des Mikrolinsen-Ereignisses vorübergehend vermischt.

Fasziniert analysierten Sahus Team und ein weiteres Team unter der Leitung von Casey Lam (University of California, Berkeley) nachfolgende Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops. Beide Teams führten äußerst präzise Messungen durch, um die Ablenkung des Lichts des Hintergrundsterns zu berechnen, was es ihnen wiederum ermöglichte, die Masse, Entfernung und Geschwindigkeit des Vordergrundobjekts zu berechnen. Die gemessene Auslenkung betrug nur 1 Millibogensekunde. Das entspricht der Messung der Höhe eines erwachsenen Menschen, der auf der Oberfläche des Mondes liegt, von der Erde aus.

eine große Streuung von Sternen auf einem schwarzen Hintergrund mit einem hervorgehobenen Bereich in vier Quadraten, die eine Veränderung im Laufe der Zeit zeigenDer Pfeil zeigt auf einen Stern, der kurzzeitig heller wurde, wie von Hubble eingefangen. Wissenschaft: NASA / ESA / Kailash Sahu (STScI); Bildbearbeitung: Joseph DePasquale (STScI)

Es dauerte mehrere Jahre, um genügend Daten zu sammeln, um die scheinbare Verschiebung des Hintergrundsterns am Himmel zu messen. Erschwerend kam hinzu, dass ein weiterer heller Hintergrundstern sehr nah am fotografierten Stern lag. „Es ist, als würde man versuchen, die winzige Bewegung eines Glühwürmchens neben einer hellen Glühbirne zu messen“, sagt Sahu. Akribisch mussten die Teams das Licht des hellen Sterns abziehen.

Obwohl größtenteils dieselben Beobachtungen verwendet wurden, führten Unterschiede in den Analysen dazu, dass die Teams zu unterschiedlichen Antworten für die Masse des Vordergrundobjekts kamen. Sahus Team sagt 7 Sonnenmassen; Lam hat zwischen 1,6 und 4,4 Sonnenmassen. Letzteres lässt die genaue Natur dieses Objekts offen für Interpretationen: Wenn es sich am oberen Ende des Bereichs befindet, handelt es sich wahrscheinlich um ein einsames Schwarzes Loch, aber das untere Ende impliziert etwas ganz anderes.

„So sehr wir sagen möchten, dass es sich definitiv um ein Schwarzes Loch handelt, müssen wir alle zulässigen Lösungen melden“, sagt Jessica Lu vom Berkeley-Team. „Dazu gehören sowohl masseärmere Schwarze Löcher als auch möglicherweise sogar ein Neutronenstern.“ Ein Neutronenstern ist ein weiterer, wenn auch weniger massereicher Sternkörper.

„Das ist eine sehr aufregende Entdeckung“, sagt Adam Ingram (Newcastle University, UK), der nicht an der Studie beteiligt war. Er sagt, wir brauchen mehr Beobachtungen, wenn wir verstehen wollen, wie Schwarze Löcher mit stellarer Masse entstehen und sich entwickeln. Bisher haben wir uns darauf beschränkt, Röntgenstrahlen erzeugende Schwarze Löcher mit Begleitern und Gravitationswellen erzeugende Verschmelzungen von Schwarzen Löchern zu betrachten, aber dies sind extreme Beispiele.

„Es ist, als würde man versuchen herauszufinden, wie schnell Menschen laufen können, aber die einzigen Informationen, die man hat, stammen von der Beobachtung von Usain Bolt bei den Olympischen Spielen“, sagt Ingram. Wenn Astronomen die Masse isolierter Schwarzer Löcher mithilfe der Linsentechnik messen können, bekommen sie ein besseres Gefühl dafür, wie „normale“ Schwarze Löcher sind.


Ähnliche Artikel

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.

Schaltfläche "Zurück zum Anfang"