BLACK HOLES

Astronomen finden ein besonders heimtückisches Schwarzes Loch

VFTS 243 ist ein binäres System aus einem großen, heißen blauen Stern und einem Schwarzen Loch (die nicht maßstabsgetreu dargestellt sind), die sich gegenseitig umkreisen, wie in dieser Animation zu sehen ist. Beachten Sie, dass keine Akkretionsscheibe vorhanden ist.

ESO/L. Calçada, CC BY

Auf dem Gebiet der Schwarzlochforschung passiert immer etwas Neues und Aufregendes.

Albert Einstein veröffentlichte erstmals 1922 sein Buch zur Erläuterung der Allgemeinen Relativitätstheorie, die Schwarze Löcher postulierte. Hundert Jahre später nahmen Astronomen tatsächliche Bilder des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße auf. In einer kürzlich erschienenen Veröffentlichung beschreibt ein Team von Astronomen eine weitere aufregende neue Entdeckung: das erste „ruhende“ Schwarze Loch, das außerhalb der Galaxie beobachtet wurde.

Ich bin ein Astrophysiker, der schwarze Löcher – die dichtesten Objekte im Universum – seit fast zwei Jahrzehnten untersucht. Ruhende Schwarze Löcher sind Schwarze Löcher, die kein nachweisbares Licht aussenden. Daher sind sie notorisch schwer zu finden. Diese neue Entdeckung ist aufregend, weil sie einen Einblick in die Entstehung und Entwicklung von Schwarzen Löchern gibt. Diese Informationen sind für das Verständnis von Gravitationswellen und anderen astronomischen Ereignissen von entscheidender Bedeutung.

Was genau ist VFTS 243?

VFTS 243 ist ein binäres System, das heißt, es besteht aus zwei Objekten, die einen gemeinsamen Massenmittelpunkt umkreisen. Das erste Objekt ist ein sehr heißer, blauer Stern mit der 25-fachen Masse der Sonne, und das zweite ein Schwarzes Loch, das neunmal so massereich ist wie die Sonne. VFTS 243 befindet sich im Tarantelnebel innerhalb der Großen Magellanschen Wolke, einer Satellitengalaxie der Milchstraße, die sich etwa 163.000 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet.

Dieses Video beginnt mit einem Blick auf die Milchstraße und zoomt bis hin zu VFTS 243, das sich in der Großen Magellanschen Wolke befindet.

Das Schwarze Loch in VFTS 243 gilt als ruhend, da es keine nachweisbare Strahlung aussendet. Dies steht in krassem Gegensatz zu anderen Doppelsternsystemen, in denen starke Röntgenstrahlen vom Schwarzen Loch erfasst werden.

Das Schwarze Loch hat einen Durchmesser von etwa 54 Kilometern und wird vom energiereichen Stern, der etwa 200.000-mal größer ist, in den Schatten gestellt. Beide rotieren schnell um einen gemeinsamen Schwerpunkt. Selbst mit den leistungsstärksten Teleskopen erscheint das System optisch wie ein einziger blauer Punkt.

Schlafende Schwarze Löcher finden

Astronomen vermuten, dass sich in der Milchstraße und der Großen Magellanschen Wolke Hunderte solcher Doppelsternsysteme mit Schwarzen Löchern verstecken, die keine Röntgenstrahlen aussenden. Schwarze Löcher sind am leichtesten sichtbar, wenn sie einem Begleitstern Materie entziehen, ein Prozess, der als „Feeding“ bekannt ist.

Die Fütterung erzeugt eine Scheibe aus Gas und Staub, die das Schwarze Loch umgibt. Wenn das Material in der Scheibe nach innen in Richtung des Schwarzen Lochs fällt, erhitzt die Reibung die Akkretionsscheibe auf Millionen Grad. Diese heißen Materiescheiben senden eine enorme Menge an Röntgenstrahlen aus. Das erste Schwarze Loch, das auf diese Weise entdeckt wurde, ist das berühmte System Cygnus X-1.

Schwarze Löcher, die Material absaugen
Links ist ein optisches Bild, das Cygnus X-1 zeigt, das von einem roten Kästchen umrandet ist. Rechts ist eine künstlerische Darstellung zu sehen, die die äußeren Schichten des Schwarzen Lochs zeigt, wie sie Materie vom Begleitstern absaugen und eine Akkretionsscheibe bilden.
Röntgen: NASA/CXC; Optisch: Digitized Sky Survey, CC BY-NC

Astronomen wissen seit Jahren, dass VFTS 243 ein binäres System ist, aber ob das System ein Paar Sterne oder ein Tanz zwischen einem einzelnen Stern und einem Schwarzen Loch ist, war unklar. Um festzustellen, was wahr ist, verwendete das Team, das die Binärdatei untersuchte, eine Technik namens spektrale Entflechtung. Diese Technik trennt das Licht von VFTS 243 in seine einzelnen Wellenlängen, was dem ähnelt, was passiert, wenn weißes Licht in ein Prisma eintritt und die verschiedenen Farben erzeugt werden.

Diese Analyse ergab, dass das Licht von VFTS 243 von einer einzigen Quelle stammte und nicht von zwei getrennten Sternen. Da vom Begleiter des Sterns keine nachweisbare Strahlung ausgeht, war die einzig mögliche Schlussfolgerung, dass der zweite Körper innerhalb der Doppelsternreihe ein Schwarzes Loch ist und somit das erste ruhende Schwarze Loch, das außerhalb der Milchstraße gefunden wurde.

Warum ist VFTS 243 wichtig?

Die meisten Schwarzen Löcher mit einer Masse von weniger als 100 Sonnen entstehen durch den Kollaps eines massereichen Sterns. Wenn dies geschieht, kommt es oft zu einer gewaltigen Explosion, die als Supernova bekannt ist.

Die Tatsache, dass sich das Schwarze Loch im VFTS-243-System in einer kreisförmigen Umlaufbahn mit dem Stern befindet, ist ein starker Beweis dafür, dass es keine Supernova-Explosion gab, die das Schwarze Loch andernfalls aus dem System geschleudert oder zumindest die Umlaufbahn gestört hätte. Stattdessen scheint der Vorläuferstern direkt zusammengebrochen zu sein, um das Schwarze Loch ohne Explosion zu bilden.

Der massereiche Stern im System VFTS 243 wird nur noch 5 Millionen Jahre leben – ein Wimpernschlag in astronomischen Zeitskalen. Der Tod des Sterns sollte zur Bildung eines weiteren Schwarzen Lochs führen und das System VFTS 243 in ein Doppelsystem aus Schwarzen Löchern verwandeln.

Bis heute haben Astronomen fast 100 Ereignisse entdeckt, bei denen binäre Schwarze Löcher verschmelzen und Wellen in der Raumzeit erzeugen. Aber wie sich diese binären Schwarzen-Loch-Systeme bilden, ist noch unbekannt, weshalb VFTS 243 und ähnliche, noch zu entdeckende Systeme für die zukünftige Forschung so wichtig sind. Vielleicht hat die Natur Humor – denn Schwarze Löcher sind die dunkelsten Objekte, die es gibt, und geben kein Licht ab, aber sie erhellen unser grundlegendes Verständnis des Universums.


Die Unterhaltung

Idan Ginsburg, Akademische Fakultät für Physik und Astronomie, Georgia State University

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz neu veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.

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