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HUBBLE
Bester Beweis für Mittelklasse-Schwarze-Löcher
von Stefan Deiters
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2. April 2020

Die Astronomie kennt vergleichsweise massearme stellare Schwarze Löcher und gewaltige supermassereiche Schwarze Löcher, die sich in den Zentren der meisten Galaxien verbergen. Doch gibt es auch eine Mittelklasse? Daten des Weltraumteleskops Hubble liefern nun neue Hinweise darauf. Hubble bestätigte ein solches Objekt in einem Sternhaufen.

Schwarzes Loch

So könnte ein Schwarzes Loch der Mittelklasse aussehen, das gerade einen Stern zerreißt. Bild: ESA / Hubble, M. Kornmesser  [Großansicht]

Stellare Schwarze Löcher sind, so die Theorie, das Ergebnis der Sternentwicklung eines massereichen Sterns. Sie entstehen nach der Supernova eines stellaren Giganten und haben in der Regel eine Masse, die zwar einem Vielfachen der Masse unserer Sonne entspricht, aber noch vergleichsweise gering ist. Auf der anderen Seiten gibt es nämlich die supermassereichen Schwarzen Löcher, die sich in den Zentren der meisten Galaxien verbergen. Sie haben die millionenfache Masse der Sonne oder sind sogar noch massereicher.

Doch gibt es auch Schwarze Löcher der Mittelklasse, die zwischen diesen beiden Extremen liegen? Die Astronomie sucht danach schon seit einiger Zeit und konnte bereits einige Kandidaten dafür ausmachen. Das jetzt bestätigte Schwarze Loch hat eine Masse, die etwa der 50.000-fachen Masse der Sonne entspricht und befindet sich in einem Sternhaufen.

Die Schwarzen Löcher der Mittelklasse sind nicht leicht zu finden: "Das sind schwer fassbare Objekte und wir müssen daher für jeden Kandidaten sehr sorgfältig alle anderen Möglichkeiten ausschließen", so Dacheng Lin von der University of New Hampshire. "Und genau dies hat uns Hubble für diesen Kandidaten ermöglicht."

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Lin und sein Team haben mit Hubble ein Objekt ins Visier genommen, das zuvor bereits mit dem Röntgenteleskopen Chandra und XMM-Newton von NASA und ESA beobachtet worden war. Diese hatten nämlich eigentümliche Röntgenblitze registriert, die die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf einen Stern zurückführten, der einem Schwarzen Loch zu nahe gekommen war und deswegen gerade zerrissen wird.

Überraschenderweise befand sich das Objekt 3XMM J215022.4−055108 aber offenbar nicht im Zentrum der Galaxie, wo sich supermassereiche Schwarze Löcher normalerweise befinden. So kam der Verdacht auf, dass es sich um ein Schwarzes Loch der Mittelklasse handeln könnte. Um sich dessen sicher zu sein, musste man allerdings erst ausschließen, dass es sich um einen Neutronenstern in unser eigenen Milchstraße handelt.

Mit Hubble wurde daher der genaue Bereich am Himmel anvisiert, aus dem die Röntgenstrahlung beobachtet wurde. Es stellte sich so heraus, dass die Strahlung nicht von einem isolierten Objekt in unserer Milchstraße kommen konnte, sondern aus einem entfernten Sternhaufen in den Außenbereichen einer anderen Galaxie stammt - und damit von einem Ort, an dem man Schwarze Löcher der Mittelklasse vermuten würde.

Das Team ist der Ansicht, dass es sich bei dem entfernten Sternhaufen um die Reste einer Zwerggalaxie handeln könnte, die einst mit der größeren Galaxie verschmolzen ist. Da man schon zuvor festgestellt hatte, dass die Größe der Galaxie in direktem Zusammenhang mit der Masse ihrer Schwarzen Löcher steht, würde dieses Szenario zu einem Schwarzen Loch der Mittelklasse passen.

Schwarze Löcher der Mittelklasse sind weniger aktiv als supermassereiche Schwarze Löcher und deshalb nur zu entdecken, wenn sie zufällig gerade einen Stern verschlucken. Lin und sein Team haben daher im Datenarchiv von XMM-Newton nach entsprechenden Signalen gefahndet. Die Röntgenstrahlung des vom Schwarzen Loch zerrissenen Sterns verrät den Forschenden dann auch etwas über die Masse des Schwarzen Lochs.

Die Entdeckung von Schwarzen Löchern der Mittelklasse könnte der Astronomie weitere interessante Hinweise auf so manche unbeantwortete Frage liefern: Entstehen supermassereiche Schwarze Löcher aus Schwarzen Löchern der Mittelklasse? Wie entstehen diese Mittelklasse-Schwarze-Löcher selbst und finden sie sich tatsächlich hauptsächlich in dichten Sternhaufen? Für die Astronominnen und Astronomen gibt in Sachen Schwarzer Löcher noch jede Menge Arbeit.

Über ihre aktuelle Beobachtungen berichtet das Team in einem Fachartikel, der in den Astrophysical Journal Letters erschienen ist.

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siehe auch
  Schwarze Löcher: Faszinierender Fund in NGC 2276 - 16. März 2015
Chandra & XMM: Zwei mittlere Schwarze Löcher in M82? - 30. April 2010
Schwarze Löcher: Doch keine Mittelklasse? - 22. August 2008
Schwarze Löcher: Neues Messverfahren spricht für Mittelklasse - 18. Mai 2007
Schwarze Löcher: Neue Hinweise auf Mittelklasse - 9. Januar 2006
Chandra: Neuer Typ von Schwarzen Löchern entdeckt - 13. September 2000
Schwarze Löcher: Die neue Mittelklasse - 25. August 2000
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
spaceteleskope.org, Hubble-Seite der ESA
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