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KUGELSTERNHAUFEN
Zwei Schwarze Löcher in M22
von Stefan Deiters
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4. Oktober 2012

Astronomen haben in dem rund 10.000 Lichtjahre entfernten Kugelsternhaufen Messier 22 eine überraschende Entdeckung gemacht: Bei der Suche nach einem Schwarzen Loch mittlerer Masse stießen sie auf gleich zwei kleinere Schwarze Löcher und rätseln nun, wie sich der Fund mit den theoretische Vorhersagen über die Entwicklung von Kugelsternhaufen in Einklang bringen lässt.

M22

So stellt sich ein Künstler ein Schwarzes Loch in einem Kugelsternhaufen vor. Bild: Benjamin de Bivort; Strader, et al.; NRAO / AUI / NSF

Die Astronomen haben mit Hilfe des Very Large Array, einer Zusammenschaltung mehrerer Radioteleskope, den Kugelsternhaufen Messier 22 (M22) beobachtet, der rund 10.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Sie waren auf der Suche nach einem seltenen Typ von Schwarzem Loch, dessen Masse zwischen der stellarer Schwarzer Löcher und der von supermassereichen Schwarzen Löchern in den Zentren von Galaxien liegt. Stellare Schwarze Löcher haben eine Masse, die nur wenigen Vielfachen der Masse unserer Sonne entspricht, während supermassereiche Schwarze Löcher die viele Millionen-fache Masse unserer Sonne erreichen können.

"Wir haben nicht gefunden, wonach wir gesucht haben", so Laura Chomiuk von der Michigan State University und dem National Radio Astronomy Observatory. "Stattdessen sind wir auf etwas sehr Überraschendes gestoßen - nämlich auf zwei kleinere Schwarze Löcher. Das ist deswegen so verblüffend, weil die meisten Theoretiker glauben, dass es maximal ein Schwarzes Loch in dem Kugelsternhaufen geben kann."

Stellare Schwarze Löcher können entstehen, wenn ein massereicher Stern am Ende seines nuklearen Lebens in einer Supernova explodiert. Da es sich bei den Kugelsternhaufen der Milchstraße um Ansammlungen von sehr alten Sternen handelt, ist anzunehmen, dass in der Frühphase der Sternhaufen - vor etwa zwölf Milliarden Jahren - dort unzählige stellare Schwarze Löcher entstanden sind.

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Simulationen über die dynamische Entwicklung von Sternen in Kugelsternhaufen lassen aber Rückschlüsse darauf zu, was mit diesen massereichen Objekten im Verlauf der Zeit passieren sollte: Das gravitative Wechselspiel der Sterne sorgt dafür, dass besonders massereiche Objekte sich im Zentrum des Haufens sammeln. Das gilt insbesondere für die Schwarzen Löcher, die sich schließlich gegenseitig aus dem Haufenzentrum hinauskicken sollten - bis maximal noch eines übrigbleibt.

"Man ging bislang eigentlich davon aus, dass es nur einen Überlebenden geben kann", so Jay Strader von der Michigan State University und dem Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. "Die Entdeckung von zwei Schwarzen Löcher satt nur von einem in diesem Kugelsternhaufen ändert definitiv das Bild."

Zwei Szenarien, so die Astronomen, könnten die Entdeckung erklären: So wäre es beispielsweise möglich, dass die zahlreichen Schwarzen Löcher den Zentralbereich des Haufens allmählich aufgebläht haben und dadurch die stellare Dichte im Zentrum reduziert wurden. Damit konnten sich dann auch die Schwarzen Löcher gegenseitig nicht mehr mit der Rate aus dem Haufen kicken, die man eigentlich erwartet hatte. Eine zweite Möglichkeit ist, dass sich das Zentrum des Haufens noch gar nicht so stark kontrahiert hat, wie vermutet, was auch für eine geringere Dichte im Zentralbereich sorgen würde.

"Weitere Beobachtungen mit dem VLA sollten uns mehr über das endgültige Schicksal von Schwarzen Löchern in Kugelsternhaufen verraten", so Chomiuk. Die beiden in M22 mit dem VLA entdeckten stellaren Schwarzen Löcher sind die ersten Objekte dieser Art, die man in einem Kugelsternhaufen der Milchstraße aufgespürt hat. Es sind auch die ersten, die mit Hilfe von Radiobeobachtungen und nicht etwa mit Röntgenbeobachtungen entdeckt wurden.

Die Astronomen berichten über ihren Fund in der heute erscheinenden Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift Nature.

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siehe auch
Hubble: Schwarzes Loch in omega Centauri? - 2. April 2008
XMM-Newton: Schwarzes Loch in Kugelsternhaufen entdeckt - 5. Januar 2007
Hubble: Schwarze Löcher in Kugelsternhaufen - 18. September 2002
Links im WWW
National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
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