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CHANDRA
Unzählige Schwarze Löcher in Andromeda
von Stefan Deiters
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14. Juni 2013

Mithilfe des NASA-Röntgenteleskops Chandra haben Astronomen 26 Objekte in der Andromedagalaxie aufgespürt, bei denen es sich sehr wahrscheinlich um stellare Schwarze Löcher handelt. Damit kennt man nun in unserer Nachbargalaxie mehr dieser Objekte als in jeder anderen Galaxie, abgesehen von der Milchstraße. Vermutlich gibt es in Andromeda sogar noch deutlich mehr davon.

M31

Mit Chandra haben Astronomen jetzt 26 Kandidaten für stellare Schwarze Löcher in M31 entdeckt. Bild: NASA/CXC/SAO/R.Barnard, Z.Lee et al. (Röntgen), NOAO / AURA / NSF / REU Prog. / B.Schoening, V.Harvey; Descubre Fndn. / CAHA / OAUV / DSA / V. Peris (Optisch) [Großansicht]

M31 (Röntgen)

Der Zentralbereich von M31 mit den vermuteten Schwarzen Löchern.
Bild: NASA / CXC / SAO / R.Barnard, Z. Lee et al. [Großansicht]

"Wir sind zwar begeistert davon, so viele Schwarze Löcher in Andromeda entdeckt zu haben, halten sie aber nur für die Spitze des Eisbergs", urteilt Robin Barnard vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) im amerikanischen Cambridge, der auch Erstautor eines Fachartikels über die Beobachtungen in der Zeitschrift The Astrophysical Journal ist. "Die meisten Schwarzen Löcher dürften nämlich keine engen Begleiter haben und sind daher für uns unsichtbar."

Bei den aufgespürten Schwarzen Löchern handelt es sich um stellare Schwarze Löcher, also um Objekte, die nach der Supernova eines massereichen Sterns zurückbleiben. Normalerweise sind stellare Schwarze Löcher unsichtbar. Manchmal befinden sie sich jedoch in einem Doppelsternsystem, werden also von einem anderen Stern umrundet. Dabei kann es passieren, dass das Schwarze Loch Material von dem Stern abzieht. Dies sammelt sich, bevor es auf Nimmerwiedersehen verschwindet, zunächst in einer Scheibe um das Schwarze Loch und heizt sich dort auf extrem hohe Temperaturen auf. Dabei sendet es eine intensive Strahlung aus.

Bei der Suche nach solchen Schwarzen Löchern mithilfe des NASA-Röntgenteleskops Chandra galt es zunächst einmal sicherzustellen, dass es sich bei den infrage kommenden Objekten tatsächlich um stellare Schwarze Löcher in der auch Messier 31 genannten Andromedagalaxie handelte und nicht etwa um weit entfernte supermassereiche Schwarze Löcher, die man in den Zentren der meisten Galaxien vermutet. Dazu werteten die Astronomen Informationen über die Helligkeit und die Variabilität der untersuchten Objekte aus. Dabei machten sie sich im Prinzip die Tatsache zunutze, dass Systeme mit nur stellarer Masse sich deutlich schneller verändern als supermassereiche Schwarze Löcher.

Um nun stellare Schwarze Löcher von Neutronensternen unterscheiden zu können, analysierten die Astronomen das genaue Spektrum der von den Objekten ausgesandten Röntgenstrahlung. Hier lieferte auch das europäische Röntgenteleskop XMM-Newton einige wichtige Informationen. Insgesamt nutzten die Wissenschaftler über 150 Chandra-Beobachtungen der Andromedagalaxie aus einem Zeitraum von mehr als 13 Jahren.

"Durch die Beobachtung in Schnappschüssen, die mehr als ein Dutzend Jahre überdecken, können wir einen sehr nützlichen Blick von Messier 31 zusammenstellen", erklärt Michael Garcia, der auch am CfA arbeitet. "Die sich daraus ergebende lange Belichtungszeit erlaubt uns, bei einzelnen Quellen zu unterscheiden, ob es sich um Schwarze Löcher oder Neutronensterne handelt."

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Das Team hatte zuvor bereits neun Schwarze-Loch-Kandidaten in der Andromedagalaxie entdeckt, so dass inzwischen 35 dieser Objekte mithilfe von Chandra-Daten aufgespürt wurden. Sieben der in Andromeda vermuteten Schwarzen Löcher befinden sich in einem Umkreis von nur 1.000 Lichtjahren vom Zentrum der Galaxie. Dies sind mehr Objekte dieser Art, als man im Zentrum unserer Milchstraße entdeckt hat. Für die Astronomen ist dies keine Überraschung, da die zentrale Konzentration von Sternen, der sogenannte Bulge, bei Andromeda größer ist als in der Milchstraße, so dass hier mehr Schwarze Löcher entstehen können.

"Wenn es darum geht, Schwarze Löcher im Zentralbereich einer Galaxie zu finden, dann gilt in der Tat: Je größer, desto besser", meint Stephen Murray von der Johns Hopkins University und dem CfA, der auch zum Team gehörte. "Im Fall von Andromeda haben wir den größeren Bulge und ein größeres supermassereiches Schwarzes Loch als in der Milchstraße, daher haben wir erwartet, dass dort auch mehr stellare Schwarze Löcher entstehen."

Die jetzt vorgestellten Ergebnisse bestätigen frühere Vermutungen über die Natur von Röntgenquellen im Zentrum von Messier 31. "Wir sind besonders erfreut darüber, dass wir so viele Schwarze-Loch-Kandidaten in geringem Abstand zum Zentrum beobachten", so Barnard. "Es ist genau das, was wir erwartet hatten und wir haben viele Jahre danach gesucht."

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siehe auch
Chandra: Stellares Schwarzes Loch mit Rekordwind - 22. Februar 2012
WISE: Schwarzes Loch mit flackerndem Jet - 22. September 2011
Mikroquasare: Überraschend kräftige Jets - 7. Juli 2010
Schwarze Löcher: Das Flackern von Schwarzen Löchern - 16. Oktober 2008
XMM: Röntgenteleskop beobachtet Mikroquasar - 18. April 2001
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Chandra, Seite der NASA
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