Ungewöhnliches Schwarzes Loch entdeckt

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Bildquelle: J. Yu, Beijing Planetarium

LB-1 enthält 70 Sonnenmassen – wie ist dieses Objekt entstanden?

Einem internationalen Team von Astronomen ist erstmals der Nachweis eines stellaren – also aus einem Stern entstandenen – Schwarzen Lochs allein aufgrund seiner Bewegung gelungen: Es bildet ein weites Doppelsystem mit einem normalen Stern. Mit der siebzigfachen Masse unserer Sonne erwies sich das 15.000 Lichtjahre entfernte Objekt LB-1 als ungewöhnlich groß. Schwarze Löcher mit einer derart großen Masse sollte es in unserer Milchstraße gemäß den theoretischen Modellen der Sternentwicklung überhaupt nicht geben, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

„Extrem massereiche Sterne mit der für unsere Galaxie typischen chemischen Zusammensetzung verlieren am Ende ihrer Existenz einen großen Teil ihrer Masse durch starke Sternwinde ins Weltall“, erläutert der Leiter des Forscherteams, Jifeng Liu von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Daher sollten bei Supernova-Explosionen in der Milchstraße maximal Schwarze Löcher mit bis zu 35 Sonnenmassen entstehen – die große Masse von LB-1 stellt die Forscher somit vor ein Rätsel.

Alle bislang in der Milchstraße nachgewiesenen stellaren Schwarzen Löcher haben sich durch Röntgenstrahlung verraten: Sie bilden enge Doppelsysteme mit normalen Sternen und entreißen diesen Materie – die sich beim Einfall in das Schwarze Loch aufheizt und Röntgenstrahlung aussendet. Mit Massen von maximal 30 Sonnenmassen halten sich diese etwa zwei Dutzend Objekte an die Erwartungen der Astronomen. Doch Materie akkretierende Schwarze Löcher sind die Ausnahme – die meisten stellaren Schwarzen Löcher, von denen es etwa 100 Millionen in der Milchstraße geben sollte, sind zu weit von anderen Sternen entfernt, um Materie aufsaugen zu können, und bleiben damit unsichtbar.

Liu und seine Kollegen haben LB-1 im Rahmen eines Beobachtungsprojekts mit dem Large Aperture Multi-Object Spectroscopic Telescope LAMOST aufgespürt, dem mit einer Öffnung von vier Metern größten optischen Teleskop in China. Mit diesem Spezialinstrument überwachen die Forscher seit 2016 die Spektren von 3000 Sternen auf der Suche nach unsichtbaren Begleitern: Mit ihrer Anziehungskraft zerren diese an den Sternen, versetzen sie in Bewegung und verraten sich so über den Dopplereffekt. Detaillierte Nachbeobachtungen mit anderen Großteleskopen bestätigten die überraschend große Masse des Schwarzen Lochs LB-1.

In den vergangenen Jahren konnten Astronomen zwar mit den großen Gravitationswellen-Detektoren ebenfalls stellare Schwarze Löcher mit vergleichbar großen Massen nachweisen. Doch diese befinden sich in Milliarden Lichtjahren Entfernung – und damit in einer kosmischen Epoche mit weniger schweren Elementen als in der heutigen Milchstraße. In dieser Epoche konnten sich erheblich massereichere Sterne bilden. Der überraschende Nachweis eines derart massereichen Objekts in unserer Milchstraße stelle jedoch „eine Herausforderung für die Modelle der Sternentwicklung dar“, betonen Liu und seine Kollegen. Möglicherweise sei LB-1, so spekulieren die Forscher, nicht durch den Kollaps eines einzelnen Sterns entstanden, sondern durch die Verschmelzung zweier Sterne mit jeweils etwa 35 Sonnenmassen – und damit in Einklang mit der Theorie.

Quelle: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1766-2

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