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Zurechtgestutzt: Schwarzes Loch in Galaxie M101 kleiner als gedacht

Erstellt von: Dr. Rainer Kayser | | Forschung und neue Erkenntnisse

Extrem leuchtkräftige Röntgenquellen in fernen Galaxien sind Schwarze Löcher mit der mehrhundert- bis mehrtausendfachen Masse unserer Sonne. So dachten die Astronomen bisher. Beobachtungen der Quelle ULX-1 in der 22 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie M101 durch ein internationales Forscherteam wecken nun Zweifel an dieser Erklärung. Zumindest bei diesem Objekt passen die Daten besser zu einem stellaren Schwarzen Loch mit der 20- bis 30-fachen Sonnenmasse. Möglicherweise spiele der von einem begleitenden Stern ausgehende Wind eine bislang unterschätzte Rolle bei der Erzeugung der Röntgenstrahlung, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

Die Anziehungskraft von Schwarzen Löchern ist zwar so groß, dass nicht einmal Strahlung aus ihnen entkommen kann. Trotzdem sind sie die leuchtkräftigsten Objekte im Kosmos: Sie erzeugen Energie durch den Einfall von Materie. Die Materie sammelt sich zunächst in einer heißen, rotierenden Scheibe um das Schwarze Loch an. Für die Leuchtkraft eines Schwarzen Lochs gibt es eine obere Grenze: Wird die Strahlung zu stark, so bläst sie das einfallende Gas nach außen und verhindert so die weitere Energieerzeugung.

Extrem leuchtkräftige Röntgenquellen überschreiten dieses „Eddington-Limit“ für stellare Schwarze Löcher – also solche, die aus kollabierenden Sternen entstanden sind – um ein Vielfaches. Deshalb galten bislang Schwarze Löcher mit mehreren hundert oder tausend Sonnenmassen als beste Erklärung für diese ungewöhnlichen Himmelsobjekte. Ji-Feng Liu von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und seinen Kollegen gelang es nun, die Bewegung des Sterns, mit dem M101 ULX-1 ein Doppelsystem bildet, zu untersuchen. Aus ihren Messungen ergibt sich für das Schwarze Loch eine wahrscheinliche Masse im Bereich von 20 bis 30 Sonnenmassen.

Die hohe Leuchtkraft und zudem die ebenfalls von Liu und seinen Kollegen bestimmte Temperatur der rotierenden Materiescheibe stehen jedoch im Widerspruch zu den theoretischen Erwartungen für den Materieeinfall in ein solches stellares Schwarzes Loch. „Bei der einfallenden Materie muss es sich daher um eingefangenen Sternenwind handeln“, so die Forscher. „Bislang dachte man, dass dieser Prozess nicht effizient genug ist, um extrem leuchtkräftige Quellen anzutreiben.“

Quelle: dx.doi.org/10.1038/nature12762