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SCHWARZE LÖCHER
Kleinstes Schwarzes Loch entdeckt
von Stefan Deiters
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2. April 2008

NASA-Forscher haben das kleinste bislang bekannte Schwarze Loch aufgespürt: Die Schwerkraftfalle hat nur die etwa 3,8-fache Masse unserer Sonne und einen Durchmesser von rund 24 Kilometern. Das Objekt liegt damit an der unteren Massengrenze für stellare Schwarze Löcher. Trotz seiner geringen Größe ist es für potentielle Raumfahrer in der Nähe aber nicht ungefährlich.

XTE J1650-500
 
So könnte das System XTE J1650-500 aussehen. Bild: NASA / CXC / A. Hobar

"Dieses Schwarze Loch ist wirklich ein Grenzfall", erläutert Nikolai Shaposhnikov vom Goddard Space Flight Center der NASA, der die Ergebnisse am Montag auf einer Tagung in Los Angeles vorstellte. "Seit vielen Jahre fragen sich Astronomen, was wohl die kleinstmögliche Größe eines Schwarzen Lochs ist und dieser kleine Kerl ist ein wichtiger Schritt hin zur Beantwortung dieser Frage."

Das winzige Schwarze Loch ist Teil des Doppelsternsystems XTE J1650-500 und wurde 2001 vom Rossi X-ray Timing Explorer der NASA aufgespürt. Schon bald nach der Entdeckung erkannten die Astronomen, dass es sich hierbei um ein System aus einem normalen Stern und einen relativ massearmen Schwarzen Loch handelte. Die Masse der Schwerkraftfalle allerdings war bis jetzt noch nie mit so hoher Genauigkeit bestimmt worden.

Um dies zu ermöglichen verwendeten Shaposhnikov und sein Kollegen Lev Titarchuk eine neue, in den letzten Jahren entwickelte, Methode zur Bestimmung der Masse eines Schwarzen Lochs. Sie macht sich eine Beziehung zwischen der Masse des Schwarzen Lochs und Vorgängen im inneren Teil der Scheibe um die Schwerkraftfalle zu Nutze, in der Material in das Schwarze Loch hineinspiralt. Am inneren Rand der Scheibe kommt es dabei zu einer Art Stau. Das vorhandene heiße Gas sendet dadurch Röntgenstrahlung mit wechselnder Intensität aus. Diese wechselnde Intensität bei der Röntgenabstrahlung folgt einem gewissen sich ständig wiederholendem Muster. Die Forscher sprechen von quasi-periodischen Oszillationen kurz QPOs.

Man hatte lange vermutet, dass die Frequenz der QPOs etwas mit der Masse des Schwarzen Lochs zu tun haben könnten: Um massearme Schwarze Löcher liegt die inneren "Stauzone" näher am Schwarzen Loch als bei massereicheren Schwarzen Löchern. Deswegen ist hier die Frequenz höher. Aus Archivdaten des Rossi X-ray Timing Explorers standen Shaposhnikov und Titarchuk QPO-Daten zur Bestimmung von Schwarzen Loch-Massen zur Verfügung. Im letzten Jahr testeten sie ihre Methode in drei Fällen gegen Massenbestimmungen durch andere Verfahren (astronews.com berichtete). Jetzt stellten sie in einer neuen Arbeit die Massenbestimmung von sieben Schwarzen Löchern vor, darunter drei deren Masse zuvor mit anderen Methoden bestimmt worden war.

"In jedem Fall stimmten unsere Massebestimmungen mit den Resultaten aus anderen Verfahren überein", so Titarchuk. "Wir wissen, dass unsere Methode funktioniert, weil sie alle Tests mit fliegenden Fahnen bestanden hat." Im Fall des Systems  XTE J1650-500 lieferte die Methode nun ein überraschendes Ergebnis: Das Schwarze Loch in dem Doppelsystem hat eine Masse von gerade einmal 3,8 Sonnenmassen mit einem Fehler in der Massenbestimmung von einer halben Sonnenmasse. Dieser Wert liegt deutlich unter der Masse des bisherigen Rekordinhabers GRO 1655-40 mit der 6,3-fachen Masse der Sonne.

Stellare Schwarze Löcher entstehen in Folge der Sternentwicklung eines Sterns, der massereicher als beispielsweise unsere Sonne ist. Unterhalb welcher Massengrenze allerdings statt eines Schwarzen Lochs ein Neutronenstern entsteht, wissen die Astronomen bislang nicht genau.

Trotz der geringen Masse sollten zukünftige Raumfahrer in der Umgebung von XTE J1650-500 besonders aufpassen: Kleine Schwarze Löcher können stärkere Gezeitenkräften verursachen als die Riesen-Schwarzen Löcher im Zentrum von Galaxien. Damit sind die kleinen Schwarzen Löcher bei einer Annäherung deutlich gefährlicher: "Wenn man XTE J1650-500 zu nahe kommt, wird der Körper immer weiter gestreckt - wie ein Spaghetti", so Shaposhnikov.

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siehe auch
Schwarze Löcher: Neues Messverfahren spricht für Mittelklasse - 18. Mai 2007
Schwarze Löcher: Ganz schön heiß hier - 14. April 2005
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