Chinesische Astronomen sind auf ein schwarzes Loch in unserer Milchstraße gestoßen, welches es nach der Theorie eigentlich nicht geben dürfte. Denn dafür ist es einfach viel zu groß. Ergänzung: Scheint wohl ein Fehler gewesen zu sein, denn Wissenschaftler widersprechen der Darstellung der chinesischen Forscher.
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Unsere Galaxie, die Milchstraße, enthält schätzungsweise 100 Millionen 'Schwarze Löcher'. Das sind kosmische Gebilde, die durch den Zusammenbruch massiver Sterne entstehen. Die Materie ist so dicht und die Gravitation so hoch, dass selbst Licht nicht entweichen kann.
Das schwarze Loch darf es nicht geben
Bislang hatten Wissenschaftler die Masse eines einzelnen stellaren Schwarzen Lochs in unserer Galaxie auf nicht mehr als das 20-fache der Masse der Sonne geschätzt. Aber die Entdeckung eines riesigen schwarzen Lochs durch ein von China geführtes Team internationaler Wissenschaftler hat diese Annahme widerlegt.
Das Team unter der Leitung von Prof. LIU Jifeng vom National Astronomical Observatory of China der Chinese Academy of Sciences (NAOC) entdeckte ein Schwarzes Loch mit einer 70-mal größeren Masse als die Sonne. Das monströse schwarze Loch befindet sich 15.000 Lichtjahre von der Erde entfernt und wurde von den Forschern LB-1 genannt. Die Entdeckung wurde in der neuesten Ausgabe von Nature veröffentlicht.
"Schwarze Löcher einer solchen Masse sollten in unserer Galaxie nicht einmal existieren, nach den meisten der aktuellen Modelle der Sternentwicklung", sagt Prof. LIU. "Wir dachten, dass sehr massive Sterne mit der für unsere Galaxie typischen chemischen Zusammensetzung den größten Teil ihres Gases in starken Sternwinden abgeben müssen, wenn sie sich dem Ende ihres Lebens nähern. Deshalb sollten sie einen so massiven Überrest nicht zurücklassen. LB-1 ist doppelt so groß wie das, was wir für möglich gehalten haben. Jetzt müssen sich die Theoretiker der Herausforderung stellen, ihre Entstehung zu erklären."
Nachweis eines schwarzen Lochs
Bis vor wenigen Jahren konnten stellare Schwarze Löcher nur entdeckt werden, wenn sie Gas von einem Begleitstern verschluckten. Dieser Prozess erzeugt starke Röntgenemissionen, die von der Erde aus nachweisbar sind und die die Anwesenheit des zusammengebrochenen Objekts aufdecken.
Die überwiegende Mehrheit der Schwarzen Löcher in unserer Galaxie befindet sich jedoch nicht in einem kosmischen Bereich, wo Gas abgezogen werden kann und sendet daher keine Röntgenstrahlen aus. Infolgedessen wurden nur etwa zwei Dutzend galaktische stellare Schwarze Löcher gut identifiziert und vermessen.
Das Team um Prof. LIU durchsucht daher den Himmel mit Chinas Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST) nach Sternen, die ein unsichtbares Objekt umkreisen. Dessen Schwerkraft zieht den Stern auf eine Umlaufbahn.
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Diese Beobachtungstechnik wurde erstmals 1783 vom englischen Wissenschaftler John Michell vorgeschlagen. Aber erst durch die jüngsten technologischen Verbesserungen bei Teleskopen und Detektoren ist dieser Nachweis möglich geworden. Dennoch ist eine solche Suche wie die Suche nach der sprichwörtlichen Nadel im Heuhaufen: Nur ein Stern von 1.000 dürfte ein schwarzes Loch umkreisen.
LB-1 wird vermessen
Nach der Entdeckung des schwarzen Lochs LB-1 wurden die weltweit größten optischen Teleskope – das 10,4 m Gran Telescopio Canarias in Spanien und das 10 m Keck I Teleskop in den Vereinigten Staaten – zur Bestimmung der physikalischen Parameter des Systems verwendet. Die Ergebnisse waren einfach fantastisch: Ein Stern von der achtfachen Masse unserer Sonne umkreist alle 79 Tage ein schwarzes Loch, welches die 70 fache Masse unserer Sonne aufweist.
Die Entdeckung von LB-1 passt hervorragend zu einem weiteren Durchbruch in der Astrophysik. Vor kurzem haben das Laserinterferometer Gravitationswellen-Observatorium (LIGO) und die Virgo-Gravitationswellen-Detektoren begonnen, Gravitationswellen zu erfassen, die durch Kollisionen von Schwarzen Löchern in fernen Galaxien verursacht werden. Interessanterweise sind auch die an solchen Kollisionen beteiligten Schwarzen Löcher viel größer als das, was bisher als typisch galt.
Die direkte Sichtung von LB-1 beweist, dass diese Population von übermassiven stellaren Schwarzen Löchern auch in unserem eigenen Hinterhof, der Milchstraße, existiert. "Diese Entdeckung zwingt uns, unsere Modelle zu überprüfen, wie Schwarze Löcher in der Sternmasse entstehen", sagte LIGO-Direktor Prof. David Reitze von der University of Florida in den USA.
Visualize a mind-bending black hole 😱
The gravity of a black hole is so intense, it distorts its surroundings like a carnival mirror. Simulations help us see what Einstein meant when he said gravity warps the fabric of space & time. https://t.co/kAJ0XhZlJj #BlackHoleFriday pic.twitter.com/jvvRuy3RQm
— NASA (@NASA) November 29, 2019
Obiger Tweet der NASA zeigt übrigens eine Simulation der Raum-/Zeitkrümmung in der Nähe eines schwarzen Lochs.
Ergänzung: Wissenschaftler widersprechen der Darstellung der chinesischen Forscher. Offenbar ist das schwarze Loch nicht so groß wie berechnet (70 Sonnenmassen), sondern nur 4-7 Sonnenmassen groß. Details finden sich hier.
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