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XMM-NEWTON
Ungleiches Paar mit neuem Rekord
von Stefan Deiters
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25. März 2013

Astronomen haben ein kompaktes Doppelsternsystem aus einem massearmen Stern und einem Schwarzen Loch entdeckt, dessen Partner sich alle 2,4 Stunden umkreisen. Dies ist schneller, als es zuvor in jedem anderen System dieser Art beobachtet wurde. Die Entdeckung gelang mithilfe verschiedener Teleskope, darunter auch das Röntgenteleskop XMM-Newton der ESA.

MAXI J1659­–152

Im System MAXI J1659-152 bewegt sich ein roter Zwergstern mit Rekordgeschwindigkeit um das Massenzentrum des Doppelsystems. Bild: ESA

Das ungleiche Paar mit der Bezeichnung MAXI J1659-152 besteht aus einem Schwarzen Loch mit mindestens der dreifachen Masse unserer Sonne und einem roten Zwerg, der nur etwa ein Fünftel der Masse unseres Zentralsterns aufweist. Die Entfernung zwischen dem Schwarzen Loch und dem Zwergstern beträgt lediglich rund eine Million Kilometer.

Das Objekt wurde am 25. September 2010 vom NASA-Satelliten Swift entdeckt, der eigentlich nach den mysteriösen Gamma-ray Bursts, also nach plötzlich auftretenden, kurzen Ausbrüchen im Gammastrahlenbereich Ausschau halten soll. Man hielt MAXI J1659-152 zunächst für einen solchen Gamma-ray Burst, entdeckte jedoch noch am selben Tag mit dem japanischen Teleskop MAXI an Bord der Internationalen Raumstation ISS auch eine helle Röntgenquelle an dieser Stelle.

Weitere Beobachtungen mit anderen Teleskopen, darunter das europäische Röntgen-Weltraumteleskop XMM-Newton, zeigten dann, dass die Röntgenstrahlen offenbar aus der unmittelbaren Nähe eines stellaren Schwarzen Lochs stammen, das gerade Material von einem nahen Begleiter aufsaugt. Dieses Material sammelt sich in einer Scheibe um das Schwarze Loch und heizt sich hier, bevor es auf Nimmerwiedersehen verschwindet, auf extreme Temperaturen auf. Deswegen sendet das heiße Gas auch eine intensive Strahlung aus.

XMM-Newton hat MAXI J1659-152 14,5 Stunden lang ununterbrochen beobachtet, wobei den Astronomen regelmäßige Schwankungen bei der Intensität der Röntgenstrahlung auffielen. Diese entstehen offenbar dadurch, dass die Strahlung zeitweise vom etwas unebenen Rand der Scheibe um das Schwarze Loch verdeckt wird. Von der Erde aus schauen wir fast genau auf die Kante dieser Scheibe.

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Aus diesen regelmäßigen Schwankungen konnten die Astronomen auf die Bahnperiode des Systems schließen: Sie beträgt lediglich 2,4 Stunden - ein neuer Rekord für ein solches System. Der bisherige Rekordhalter, Swift J1753.5–0127, hatte es auf eine Orbitperiode von 3,2 Stunden gebracht.

Das Schwarze Loch und der rote Zwergstern umkreisen beide ihr gemeinsames Massezentrum. Da der Stern allerdings deutlich weniger Masse hat als das Schwarze Loch, ist er weiter von diesem Punkt entfernt als sein massereicherer Partner und muss deshalb einen deutlich längeren Weg zurücklegen - und dies mit einer Geschwindigkeit von zwei Millionen Kilometern pro Stunde. Das ist die höchste Geschwindigkeit, die man je für einen Stern in einem solchen Röntgen-Doppelsternsystem festgestellt hat. Das Schwarze Loch hingegen bewegt sich mit "nur" 150.000 Kilometern pro Stunde um den Schwerpunkt des Systems.

"Der Begleitstern umrundet das gemeinsame Massezentrum mit einer faszinierenden Geschwindigkeit, fast 20-mal schneller als die Erde um die Sonne kreist", so Eric Kuulkers von der European Astronomy Centre der europäischen Weltraumagentur ESA im spanischen Madrid. "Auf diesem Karussell auf dem galaktischen Jahrmarkt würde man vermutlich lieber nicht mitfahren wollen."

Das Team um Kuulkers stellte auch fest, dass sich MAXI J1659-152 weit oberhalb der galaktischen Ebene befindet und damit außerhalb der Spiralarme unserer Milchstraße. Diese Eigenschaft teilt das System mit nur zwei weiteren bekannten Objekten, darunter auch der bisherige Rekordhalter Swift J1753.5–0127.

Die Astronomen halten es daher für möglich, dass es einen Zusammenhang zwischen den kurzen Bahnperioden und der Lage dieser Objekte geben könnte. Eventuell, so die Vermutung der Forscher, handelt es sich um eine neue Klasse von Objekten, die - durch die Supernova-Explosion, bei der das Schwarze Loch entstanden ist - aus der Ebene der Milchstraße hinausgekickt worden sind.

Die Astronomen berichten über ihre Beobachtungen in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics.

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siehe auch
Chandra: Ein Schwarzes Loch im Haar der Medusa - 13. März 2009
Röntgen-Doppelsterne: Supernova-Explosion überlebt - 3. September 2001
Röntgen-Doppelsterne: Das Chaos hat Methode - 6. Juni 2001
Röntgen-Doppelsterne: 30 Jahre altes Rätsel scheint gelöst - 14. Mai 2001
Links im WWW
Preprint des Fachartikel bei arXiv.org
XMM-Newton, Seite der ESA
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