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Entdeckung eines schwarzen Lochs als Nadel im galaktischen Heuhaufen

EU-unterstützte Astrophysikerinnen und Astrophysiker haben ein schlafendes schwarzes Loch mit der neunfachen Masse unserer Sonne in einer benachbarten Galaxie entdeckt.

Weltraum

Ein internationales Forschungsteam hat ein schlafendes schwarzes Loch stellarer Masse in einer benachbarten Galaxie entdeckt, die als Große Magellansche Wolke bezeichnet wird. Dies ist das erste Mal, dass diese Art schwarzes Loch, das durch den Gravitationskollaps eines Sterns entsteht, außerhalb unserer Galaxie ausgemacht wurde. Die Forschung wurde mit Unterstützung der EU-finanzierten Projekte MULTIPLES, PROGENITOR und TEL-STARS durchgeführt. Einzelheiten zur Studie wurden in der Fachzeitschrift „Nature Astronomie“ dargelegt. „Wir haben eine ‚Nadel im Heuhaufen‘ gefunden“, so der Erstautor der Studie Dr. Tomer Shenar in einer Pressemitteilung, die auf „SiTechDaily“ veröffentlicht wurde. Der Astrophysiker begann seine Forschung beim Projektträger von MULTIPLES, der KU Leuven in Belgien, und ist inzwischen Marie-Skłodowska-Curie-Stipendiat beim Projektkoordinator, der Universität von Amsterdam in den Niederlanden. Kürzlich stellte die Wissenschaft fest, dass massereiche Sterne selten alleine vorkommen. Sie treten zumeist in Paaren als Teil eines Binärsystems auf. Wenn solche massereichen Sterne jedoch am Ende ihrer Lebensspanne unter dem Gewicht ihrer eigenen Schwerkraft kollabieren, erzeugen sie schwarze Löcher stellarer Masse. In einem Binärsystem führt dies dazu, dass ein schwarzes Loch im Orbit eines leuchtenden Begleitsterns zurückbleibt. Da schlafende schwarze Löcher nur wenig Röntgenstrahlung aussenden, lassen sie sich nur äußerst schwierig erkennen. „Es ist unfassbar, wie wenig wir über schlafende schwarze Löcher wissen, gerade angesichts der Tatsache, dass die Astronomie sie für ein häufiges Phänomen hält“, merkt Mitautor Dr. Pablo Marchant von der KU Leuven in der Pressemitteilung an. Nach sechs Jahren an Beobachtungen mithilfe des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte konnte das Team nun erfolgreich ein Binärsystem in unserer Nachbargalaxie ausmachen. Das Binärsystem namens VFTS 243 besteht aus einem schlafenden schwarzen Loch mit mindestens der neunfachen Masse unserer Sonne, das um einen hellblauen Stern mit der 25-fachen Masse der Sonne kreist.

Ein verschwundener Stern

Die Astrophysikerinnen und Astrophysiker stellten außerdem fest, dass der Stern, aus dem das schwarze Loch entstand, vollständig kollabierte, ohne Spuren einer gewaltigen Explosion. „Hinweise auf einen solchen ‚direkten Kollaps‘ häufen sich zuletzt, aber unsere Studie stellt wohl einen der unmittelbaren Belege dar“, so Dr. Shenar. „Dies geht mit bedeutsamen Implikationen für den Ursprung von Verschmelzungen Schwarzer Löcher im Kosmos einher.“ Die Forschenden untersuchten annähernd 1 000 massereiche Sterne in der Tarantula-Nebula-Region der Großen Magellanschen Wolke, um VFTS 243 zu finden. „Als Forschender, der in den letzten Jahren viele Funde angeblicher schwarzer Löcher als falsch entlarvt habe, war ich angesichts dieser Entdeckung äußerst skeptisch“, merkt Dr. Shenar an. Und damit war er nicht alleine. Mitautor Dr. Kareem El-Badry vom Center for Astrophysics | Harvard ’ Smithsonian in den Vereinigten Staaten teilte diese Skepsis. „Als Tomer mich bat, seine Ergebnisse zu überprüfen, hatte ich meine Zweifel. Aber ich kam auf keine plausible Erklärung der Daten, die nicht auf einem schwarzen Loch beruhen würde“, erklärt Dr. El-Badry. Das Team hegt die Hoffnung, dass die von MULTIPLES (The MULTIPLicity of supErnova progenitorS), PROGENITOR (PRObes of Gravitational-wave progENITORs) und TEL-STARS (Turbulent and Explosive Lives of Massive Stars) unterstützte Arbeit der Entdeckung anderer solcher Binärsysteme in der Milchstraße und den Magellanschen Wolken den Weg ebnen wird. „Natürlich erwarte ich, dass andere in diesem Forschungsbereich unsere Analysen sorgfältig unter die Lupe nehmen werden, um alternative Modelle zu erarbeiten“, schließt Dr. El-Badry. „Ich freue mich sehr, an diesem spannenden Projekt beteiligt zu sein.“ Weitere Informationen: MULTIPLES-Projektwebsite PROGENITOR-Projektwebsite TEL-STARS-Projektwebsite

Schlüsselbegriffe

MULTIPLES, PROGENITOR, TEL-STARS, schwarzes Loch, massereicher Stern, Binärsystem, Große Magellansche Wolke, Tarantula Nebula, Galaxie

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