Astronomen entdecken das erdnächste Schwarze Loch

Ein Schwarzes Loch entsteht, wenn ein großer Stern das Ende seines Lebenszyklus erreicht und in einer Supernova explodiert. Astronomen haben jetzt das nächstgelegene Beispiel eines solchen Schwarzen Lochs in 1.560 Lichtjahren Entfernung gefunden. Es ist ein inaktives, unsichtbares Schwarzes Loch mit zehn Sonnenmassen, das Sterne wie die Sonne umkreist. Kleine Veränderungen in seinen Bewegungen verrieten die Anwesenheit eines „ruhigen“ Partners. Allerdings ist noch nicht klar, wie sich das Paar gebildet hat, da die Entfernung zwischen dem Stern und dem Schwarzen Loch nicht in die allgemeine Vorstellung passt.

In unserer Milchstraße gibt es etwa hundert Millionen Schwarze Löcher. Bisher konnten Astronomen jedoch nur einen kleinen Bruchteil von ihnen aufspüren, nur einige Beispiele. Diese Schwarzen Löcher sind größtenteils Teil des Doppelsternsystems und haben sich verraten, weil sie Material von ihren Begleitsternen angesaugt haben. Das Gas dreht sich dann um dieses Ereignis, während sich die Scheibe erwärmt, sodass es hochenergetische Röntgenstrahlen aussendet und das gesamte System als binäres Röntgenbild betrachtet werden kann. Andere stellare Schwarze Löcher werden von Gravitationswellen gefunden, die emittiert werden, wenn sie mit einem anderen Schwarzen Loch oder mit einem Neutronenstern verschmelzen.

Finden Sie das “stille” schwarze Loch

Allerdings ist es schwieriger, träge schwarze Sterne zu finden. Da sie keine Materie absorbieren, kommt keine Strahlung aus der unmittelbaren Umgebung. Gleichzeitig absorbieren diese Löcher die gesamte Strahlung, die in ihren Anziehungsbereich eintritt. Es stimmt, dass in den letzten Jahren viele Berichte über die Entdeckung stiller Schwarzer Löcher erschienen sind. Meist beruhen sie auf Anomalien in der Umlaufbahn oder im Spektrum der Begleitsterne dieser „dunklen“ Partner. Doch die meisten dieser Kandidaten werden durch Folgestudien relativiert oder gar verworfen. Andere Orte, wie das inaktive Schwarze Loch im Doppelsystem V723 Mon, das 2021 in einer Entfernung von nur 1.500 Lichtjahren entdeckt wurde, wurden noch nicht bestätigt.

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Astronomen um Kareem El-Badry vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg und dem Harvard-Smithsonian Center for Physics in den USA gehen nun etwas andere Schritte. Für die Suche nach dem stillen Schwarzen Loch werteten sie einen dritten, kürzlich veröffentlichten Datensatz des europäischen Weltraumteleskops Gaia aus. Diese enthält auch Bewegungs- und Standortdaten für das 800.000 feine Zwei-Sterne-System in unserer Galaxie. In diesen Daten suchten El-Badry und sein Team gezielt nach einem System, in dem ein Stern eine normale Bahnänderung auf die Anwesenheit eines größeren Partners hinweist, Teleskopbeobachtungen aber keinen sichtbaren Partner fanden. Das Team fand sechs Kandidaten, deren Bewegungen auf ein inaktives Schwarzes Loch in der Nähe hindeuten könnten. Um diese Kandidaten zu untersuchen, beobachteten Astronomen auch ein Sechs-Sterne-System mit mehreren terrestrischen Teleskopen, darunter das Gemini North-Teleskop auf Hawaii, um radikale Änderungen der Geschwindigkeit und des Lichtspektrums zu nutzen, um die Bewegung und Masse von Objekten einzugrenzen. Relevant.

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Der unsichtbare Begleiter eines Sterns wie der Sonne

Ein Kandidat erhob sich für die gesamte Kontrolle: Gaia BH1, ein etwa 1560 Lichtjahre entferntes Doppelsystem, das aus dem sonnenähnlichen Stern und einem schwereren unsichtbaren Begleiter besteht – einem inaktiven Schwarzen Loch. „Unsere Folgeanalyse mit Gemini hat bestätigt, dass das Doppelsternsystem einen normalen Stern und mindestens ein inaktives Schwarzes Loch hat“, berichteten die Astronomen. „Wir konnten kein zuverlässiges astronomisches Szenario finden, das die beobachtete Flugbahn des Systems ohne die Beteiligung mindestens eines Schwarzen Lochs erklären könnte.“ Gaia BH1 war das erste stille Schwarze Loch, das in der Milchstraße entdeckt wurde, und gleichzeitig ist das Schwarze Loch des Sterns uns am nächsten, wie Astronomen erklären. „Ich habe in den letzten vier Jahren nach Systemen wie Gaia BH1 gesucht und alle Möglichkeiten ausprobiert, aber keine davon funktioniert. “Ich bin einfach glücklich, wieder zurück zu sein”, sagte El-Badry.

Einer genaueren Analyse zufolge wiegt das unsichtbare Schwarze Loch in Gaia BH1 etwa die zehnfache Masse der Sonne, während der sonnenähnliche Begleiter nur eine Masse wiegt. Die beiden Objekte umkreisen sich in einem Abstand, der der Erde von der Sonne entspricht. „Mit einer Umlaufzeit von 185,6 Tagen ist die Umlaufbahn weiter als das Binärsystem anderer stellarer Schwarzer Löcher“, berichteten El-Badry und seine Kollegen. Aber das bereitet den Astronomen Probleme, weil das derzeitige Bildungsmodell nicht in dieses System passt. Berechnungen zufolge hat der Vorläuferstern eines Schwarzen Lochs mindestens 20 Sonnenmassen und damit eine entsprechend kurze Dauer. Daher sollte er sich zu einem großen Menschen aufblähen und ihn am Anfang vom kleineren Begleitstern schlucken. Stehen sich die beiden Partner näher, kann die Interaktion mit dem Starpartner diese Inflation verhindern. Aber das ist eindeutig nicht der Fall, wie El-Badry und sein Team erklären.

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Bisher konnten Astronomen nur feststellen, wie sich das Paar Schwarzer Löcher gebildet hat. Daher ist es verständlich, dass dieses System möglicherweise aus einem Sternhaufen entstanden ist. Dann könnten die Turbulenzen der Schwerkraft eine Reihe kleinerer Begleitsterne hervorbringen, die zuvor weiter in ihrer Umlaufbahn kreisten. Es ist auch möglich, dass Gaia BH1 ein Drei-Sterne-System mit zwei großen Sternen ist, die eng umkreisen. Diese hinderten sich gegenseitig daran, zu Riesen zu werden, und schufen dann zwei Schwarze Löcher, die nun eng beieinander kreisen, bis sie gemeinsam erscheinen. Ein genauerer Blick auf dieses abnormale System kann feststellen, ob dies der Fall ist.

Quelle: Kareem El-Badry (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA) et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, doi: 10.1093/mnras/stac3140

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