Stellare Schwarze Löcher

Hallo allerseits,

beim heutigen Bild des Tages ( http://www.astronews.com/bilddestages/2011/20111213.shtml ) fiel mir etwas auf; nämlich daß es Bilder solcher Explosionswolken ja mehrere gibt und, wenn ich mich recht entsinne, es praktisch unter allen heißt "...in dessen Zentrum nun ein Neutronenstern gefunden wurde...".

Was mir auffällt: Sehr große Sterne sollten ja zu Schwarzen Löchern kollabieren. Ich habe jedoch noch nie bei solchen Bildern gelesen daß im Zentrum ein Schwarzes Loch gefunden wurde (bzw. es starke Hinweise auf ein solches gibt).
Im Rahmen dieser Frage hier habe ich auch nochmal nach Cas A gegoogelt, aber auch hier deutet wohl alles auf einen Neutronenstern hin.
Andere Suchergebnisse mit "Supernovaüberrest" und "Schwarzes Loch" etc. blieben ergebnislos.

Daher meine Frage: Gibt es überhaupt stellare Schwarze Löcher, die sich eindeutig mit einem SN-Überrest assoziieren lassen?

Gruß Alex

Alex74 schrieb:

Daher meine Frage: Gibt es überhaupt stellare Schwarze Löcher, die sich eindeutig mit einem SN-Überrest assoziieren lassen?

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Ich glaube nicht, und die Erklärung dafür ist, dass Sterne, die am Ende zu einem SL kollabieren, möglicherweise gar keine Supernova durchlaufen, sondern einfach in sich zusammenfallen. Bei der klassischen Supernova ist es der Neutrinowind, der vom abkühlenden Neutronenstern ausgeht, der die Bewegungsrichtung der SN wieder nach aussen kehrt. Bildet sich ein SL, bleibt der Neutrinowind aus, und entsprechend fällt die ganze Chause in sich zusammen - ergo auch kein SN-Überrest.

Kann man abschätzen, wieviele Stellare Schwarze Löcher in der Milchstrasse existieren? Die Masseverteilung der Sterne ist grob bekannt und würde eine Abschätzung erlauben. Vieleicht auch, wie häufig ein Gravitationlinseneffekt vorkommt.

Gruß Ernst

ergo auch kein SN-Überrest.

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Danke für die Erklärung, das klingt soweit logisch.
Allerdings stoßen solch massereiche Sterne ja schon lange vor dem Kollaps große Mengen Materie aus (z.B. Eta Carinae); der Kollaps zum SL sollte zumindest aber kurzzeitig einen Gammablitz oder ähnliches erzeugen, dieser sollte/könnte doch dann den umgebenden Materiering aufheizen und somit sollte doch die Möglichkeit existieren, daß ein planetarischer Nebel mit einem SL in Übereinstimmung gebracht werden sollte. Oder zerfetzt der Gammablitz diese Wolken völlig?

@Alex74: Eta Carinae ist wohl ein Spezialfall - da gibt es ja auch noch einen massiven Begleitstern, aber ganz sicher bin ich mir nicht. Eta Carinae ist jedoch sicher massiv genug, dass man die Entstehung eines Schwarzen Loches erwarten müsste.

Massive Sterne bilden deshalb keinen Planetaren Nebel, weil sie gar keine richtige Rote-Riesen-Phase haben, in der er entstehen kann. Das heisst, sie stossen ihre äusseren Hüllen nicht in einem oder mehreren schnellen Pulsen aus, sondern mehr oder weniger kontiuierlich. Das Gas ist dann wohl zu dünn um einen klar sichtbaren PN zu bilden (diese überleben ja auch nur einige 10000 Jahre lang).

Der Ursprung der Gammablitze (im Sinne von Gamma-Ray-Bursts) ist meines Wissens immer noch nicht genug geklärt, als dass man hier gesicherte Aussagen treffen könnte (z.B., ob diese wirklich etwas mit der Bildung eines SL zu tun haben oder nicht).

EDIT
@ebschmid: Ich denke, abschätzen kann man alles. Ich kann dir aber keine Zahl nennen. Wenn wir Annehmen, dass Sterne mit 25 und mehr Sonnenmassen SL bilden, und wir eine klassische Sternverteilung gemäss M^-2.5 annehmen, dann sollte es einen solchen Stern pro 3000 Sterne mit einer Sonnenmasse geben, oder einen pro 1.7 Mio Sterne mit 0.08 Sonnenmassen. Wenn wir letztere als häufigste Sterne annehmen und ihre Zahl auf 200 Milliarden setzen (und annehmen, dass keiner von diesen schon am Ende seines Lebens angekommen ist), müsste es in der Geschichte der Galaxis etwa 100'000 Sterne mit mehr als 25 Sonnenmassen gegeben haben (Grössenordnungsmässig), und entsprechend gleichviele Schwarze Löcher.

Bynaus schrieb:

müsste es in der Geschichte der Galaxis etwa 100'000 Sterne mit mehr als 25 Sonnenmassen gegeben haben (Grössenordnungsmässig), und entsprechend gleichviele Schwarze Löcher.

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Vielen Dank für die interessante Abschätzung. Das sind doch recht wenige gemessen an der Gesamtzahl der Sterne. So dürfte es auch sehr unwahrscheinlich sein, dass Kepler ein vorbeiziehendes SL entdeckt. Es ist wohl auch kein einziges stellares SL ohne Begleitstern bekannt.

Gruß Ernst

Es ist wohl auch kein einziges stellares SL ohne Begleitstern bekannt.

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Ja. Denn ohne die Bewegung des Begleitsterns oder dessen "Anfütterung" eines Mikroquasars (einem SL, das wegen der Akkretion von Gas hell leuchtet) ist es äusserst schwierig, ein stellares SL zu finden. Ich glaube, nicht einmal das MACHO-Projekt ist diesbezüglich fündig geworden.

Das alles bedeutet doch aber letztlich, daß Mikroquasare der einzige (aber immerhin sehr gute) Beleg für die Existenz stellarer SL sind?

Ich hab gerade gelernt: nicht jeder Mikroquasar enthält ein SL, aber jedes stellare SL gehört soweit zu einem Mikroquasar-System. Insofern: ja! Allerdings sollte man nicht vergessen, dass all diese Objekte deutlich schwerer sind als jeder Neutronenstern (und auch keine der beobachteten Eigenschaften von Neutronensternen haben), und wenn nach dem Neutronenstern wirklich das SL kommt, dann müssen es SL sein!

Siehe hier eine Liste der Kandidaten für den Status eines stellaren SL: http://en.wikipedia.org/wiki/Stellar_mass_black_hole

Hallo Ernst, hallo Bynaus,

eschmidb schrieb:

Kann man abschätzen, wieviele Stellare Schwarze Löcher in der Milchstrasse existieren? Die Masseverteilung der Sterne ist grob bekannt und würde eine Abschätzung erlauben. Vieleicht auch, wie häufig ein Gravitationlinseneffekt vorkommt.

Gruß Ernst

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Bynaus schrieb:

@ebschmid: Ich denke, abschätzen kann man alles. Ich kann dir aber keine Zahl nennen. Wenn wir Annehmen, dass Sterne mit 25 und mehr Sonnenmassen SL bilden, und wir eine klassische Sternverteilung gemäss M^-2.5 annehmen, dann sollte es einen solchen Stern pro 3000 Sterne mit einer Sonnenmasse geben, oder einen pro 1.7 Mio Sterne mit 0.08 Sonnenmassen. Wenn wir letztere als häufigste Sterne annehmen und ihre Zahl auf 200 Milliarden setzen (und annehmen, dass keiner von diesen schon am Ende seines Lebens angekommen ist), müsste es in der Geschichte der Galaxis etwa 100'000 Sterne mit mehr als 25 Sonnenmassen gegeben haben (Grössenordnungsmässig), und entsprechend gleichviele Schwarze Löcher.

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MAC hatte vor Jahren eine Diskussion angefangen, in der wir auf eine viel höhere Anzahl gekommen waren.
http://www.astronews.com/forum/showthread.php?1004-dunkle-Materie

Grüße UMa

Hallo UMa, auf welche Anzahl denn? Natürlich ist meine Abschätzung etwas grob und unsorgfältig. In solchen Diskussionen kommt oft die Behauptung, jeder Stern mit mehr als 1.4 Sonnenmassen müsse einen Neutronenstern bilden (wegen der Chandrashekar-Grenze) und jeder Stern mit mehr als 3 Sonnenmassen werden ein SL. Das stimmt natürlich nicht, denn das sind die jeweiligen Kernmassen - die Masse der Sterne, die solche Kerne produzieren, sind viel grösser. Wenn man nun aber annimmt, dass alle Sterne mit mehr als 3 Sonnenmassen zu SL werden (was falsch ist, da bis 8-10 Sonnenmassen nicht einmal eine SN stattfindet), kommt man natürlich auf viel höhere Zahlen. Vielleicht war das damals das Problem?

Hallo Bynaus

ich hatte damals angenommen, dass alle Sterne mit mehr als 32 Sonnenmassen zu schwarzen Löchern werden.
Die Zahlen sollten so ab Post #42 sein, die Haupterklärung ist in Post #43. Ich stelle gerade fest, dass ich die Anzahlen nicht gepostet habe, nur die Massen und auch nicht nach schwarzen Löchern aufgeschlüsselt. Vielleicht finde ich das File nach all den Jahren noch.

Grüße UMa

Das wäre sicher interessant. Auch die Frage, warum du trotz einer höheren Ausgangs-Sternmasse auf höhere SL-Zahlen kommst, ist interessant, deutet es doch darauf hin, dass ich mich (oder du dich? ) in zumindest einer Schätzung grob vertan habe.

Hallo Bynaus

ob sie wirklich höher ist, bin ich mir nicht so sicher, es ist ja auch schon etwas her. Die gesamte Supernovaanzahl, also mit Neutronensternen (d.h. ab 8 Sonnenmasse) ist auf jeden Fall höher größenordnungmäßig ca. 1Mrd insgesamt (die (als konstant angenomme) mittlere SNR1/1000Jahre auf das Alter der Milchstraße hochrechnen, die SNR2 ist dagegen die heute beobachtet), Wichtig ist auf jeden Fall die kurze Lebensdauer massenreicher Sterne, sowie das Recycling des ausgeworfenen Materials. Die Grenze von 32 Sonnenmassen kommt durch die Einteilung in die Massenabsschnitte mit Faktor 2.

Grüße UMa

Hallo Bynaus,

zur Auswahl der Grenzmassen hatte UMa schon geantwortet.

Wie es zu dieser Anzahl kommt, kannst Du, wie UMa schon geschrieben hat, ab Post 42 nachlesen. Aber! Der Nachfolgekatalog des Geneva-Copenhagen Survey of Solar neighbourhood (Nordstrom+, 2004) zeigt eine deutlich unterschiedliche Altersverteilung bei den erfaßten Sternen. Damit ist die ganze Datengrundlage die ich damals verwendet hatte wieder sehr unsicher geworden. Siehe dazu Post 80 im selben Link. Dafür scheint aber UMa's Einwand, bezüglich des Arches Clusters als nicht repräsentative Verteilung (Post 35) mit dem Link aus Post 78 entkräftet.

Herzliche Grüße

MAC

Gerade ganz aktuell:

Das kleinste SL welches gefunden wurde hat "NUR" 3 Sonnenmassen:

X-ray 'heartbeat' may reveal smallest black hole ever found

.....The black hole, if it truly exists, would weigh less than three times the mass of the sun, putting it near the theoretical minimum mass required for a black hole to be stable......

http://www.msnbc.msn.com/id/45700570/ns/technology_and_science-space/#.TuxKM1a0NGc

@UMa : damit wäre deine 3 Ms aus Post #43 bestätigt!