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SCHWARZE LÖCHER
Neuer Rekord für stellares Schwarzes Loch
von Stefan Deiters
astronews.com
31. Oktober 2007

Gerade einmal einen halben Monat hat der Rekord für das massereichste stellare Schwarze Loch Bestand gehabt, über den astronews.com Mitte Oktober berichtet hatte: Jetzt melden Astronomen nämlich den Fund eines stellaren Schwarzen Lochs, das mit einer Masse von 24 bis 33 Sonnenmassen noch massereicher ist als der alte Rekordhalter. Die Wissenschaftler fanden den neuen Klassenbesten in der Zwerggalaxie IC 10.

IC 10

Die irreguläre Zwerggalaxie IC 10.  Foto: Adam Block / NOAO / AURA / NSF

Auch der neue Rekordhalter ist ein sogenanntes stellares Schwarzes Loch, also ein Produkt der Entwicklung eines massereichen Sterns: Während ein Stern wie unsere Sonne am Ende seines Lebens zu einem Weißen Zwerg wird, explodieren massereichere Sterne in einer sogenannten Supernova-Explosion. Am Ende bleibt ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch zurück, das zwar ein Vielfaches der Masse unserer Sonne aufweisen kann, damit aber immer noch deutlich masseärmer ist als die Schwarzen Löcher, die sich im Zentrum von Galaxien finden. Diese haben die Millionen bis Milliarden-fache Masse unserer Sonne.

Der letzte Rekordhalter in der Galaxie M33, über den astronews.com vor gerade einmal zwei Wochen berichtete, brachte es auf eine Masse von 15,7 Sonnenmassen. Das jetzt in der Zwerggalaxie IC 10 entdeckte Objekt dürfte zwischen 24- und 33-mal massereicher als unser Zentralgestirn sein. "Wir haben gar nicht erwartet hier ein Schwarzes Loch zu finden, das so massereich ist", erzählt Andrea Prestwich vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, die auch Hauptautorin eines Artikels ist, der in der morgigen Ausgabe der Fachzeitschrift Astrophysical Journal Letters erscheint. "Es sieht ganz danach aus, als könnten Schwarze Löcher, die aus sterbenden Sternen entstehen, viel massereicher sein als wir bislang angenommen hatten."

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Das jetzt entdeckte Schwarze Loch liegt in der Zwerggalaxie IC 10, die rund 10,8 Millionen Jahre von der Erde entfernt im Sternbild Kassiopeia liegt. Die Massenbestimmung gelang Prestwich und ihren Kollegen, weil das Schwarze Loch einen Begleiter hat, einen heißen Stern, der sich gerade in der Endphase seines nuklearen Lebens befindet. Dabei bläst er große Teile seiner äußeren Hülle in Form von Winden ins All. Teile des Gases werden vom Schwarzen Loch angezogen und spiralen in dieses hinein. Dabei heizt sich das Material auf und sendet intensive Röntgenstrahlung aus.

Im November des vergangenen Jahres haben Prestwich und ihr Team die Zwerggalaxie IC 10 mit dem Röntgenteleskop Chandra beobachtet und dabei festgestellt, dass die hellste Röntgenquelle der Galaxie, IC 10 X-1, regelmäßige Schwankungen in der Röntgenhelligkeit zeigt. Das deuteten die Astronomen als Hinweis darauf, dass ein Stern offenbar um das Schwarze Loch kreist und dabei - von der Erde aus gesehen - regelmäßig einen Teil der Röntgenstrahlung verdeckt. Ergänzende Beobachtungen mit dem NASA-Satelliten SWIFT sowie dem Gemini-Teleskop auf Hawaii lieferten weitere Details über das Doppelsystem, woraus sich die Masse des Schwarzen Lochs bestimmen lies: mindestens die 24-fache Masse unserer Sonne.

Noch gibt es einige Unsicherheiten über die Masse des Schwarzen Lochs, doch diese sollten sich, so Prestwich, mit weiteren Beobachtungen bald eliminieren lassen. "Durch weitere Messungen dürfte die Masse aber eher nach oben als nach unten korrigiert werden." Die Masse des Schwarzen Lochs stellt die Wissenschaftler nun vor das Problem, dessen Existenz schlüssig mit Hilfe ihrer Theorien zu erklären, die eigentlich darauf hindeuten, dass Sterne nach einer Supernova Schwarze Löcher hinterlassen, die höchstens eine Masse von der 15- bis 20-fachen Masse unserer Sonne haben.

Zwar hat das jetzt entdeckte Schwarze Loch durch das Verschlingen von Material seines Begleitstern noch etwas an Masse zugelegt, doch schätzen die Forscher diesen Anteil auf maximal ein bis zwei Sonnenmassen. "Dieses Schwarze Loch wurde fett geboren, es ist nicht fett geworden", so Astrophysiker Richard Mushotzky vom NASA Goddard Space Flight Center, der nicht zum Entdeckerteam gehörte. 

Die Wissenschaftler vermuten, dass die Entstehung eines so massereichen Schwarzen Loches etwas mit den Umweltbedingungen in IC 10 zu tun haben könnte. Der Vorgängerstern des Schwarzen Lochs dürfte eine Masse von mindestens der 60-fachen Masse unserer Sonne gehabt haben. In unserer Galaxie sollten solche Sterne in der letzten Phase ihres Lebens gewaltige Mengen an Gas ins All abblasen, so dass ein so massereiches Schwarzes Loch kaum zurückbleiben kann.

Die Bedingungen in IC 10 unterscheiden sich allerdings in einem Punkt von denen unserer Milchstraße: In IC 10 gibt es nur sehr wenige Elemente, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium. Dieser Umstand könnte dazu geführt haben, dass deutlich weniger Masse des Vorgängersterns verloren ging und damit auch ein so massereiches Schwarzes Loch entstehen konnte.

"Heute entstehen solche massereichen Schwarzen Löcher vermutlich nicht mehr in unserer Milchstraße", meint auch Co-Autor Roy Kilgard von der Wesleyan University. "Aber es könnte trotzdem da draußen Millionen dieser massereichen Schwarzen Löcher geben, die in der Frühzeit der Milchstraße entstanden sind als auch diese noch nicht über so viele schwere Elemente verfügte."

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siehe auch
Schwarze Löcher: Schwergewichtiges Paar in M33 - 18. Oktober 2007
Chandra: Hellste Supernova aller Zeiten - 8. Mai 2007
Riesensterne: Hat Eta Carinae einen Begleiter? - 28. Oktober 2005
Sterne: Das Geheimnis von Eta Carinae - 22.Juli 2004
Eta Carinae: Ein Sternenmonster am Südhimmel - 28. November 2003
Sterne: Die Geheimnisse von Eta Carinae - 3. Dezember 1999
Links im WWW
The Chandra X-ray Observatory
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