Vagabundierendes Schwarzes Loch verschlingt Stern

Astronomen sind auf ein vagabundierendes Schwarzes Loch gestoßen, welches einen Stern verschlingt. Das Ereignis konnte vom Weltraumtelekop Hubble beobachtet werden. Außergewöhnlich ist, dass das Schwarze Loch sich nicht im Zentrum der Galaxie befindet.

Schwarzes Loch AT2024tvd

Das Schwarze Loch AT2024tvd befindet sich in einer 600 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie, die in nachfolgendem Foto abgebildet ist.

Galaxis mit Schwarzem Loch AT2024tvd, Quelle: NASA

Die US-Raumfahrtbehörde NASA schreibt zu obigem Bild, dass dies eine Aufnahme des Hubble-Weltraumteleskops von einer 600 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie, die die verräterische Signatur eines umherziehenden (d.h. vagabundierenden) supermassiven schwarzen Lochs aufweist.

Auf dem Hubble-Bild sei ein Gezeitenstörungsereignis Tidal disruption event (TDE) zu sehen, ein intensiver Strahlungsblitz, der dadurch verursacht wird, dass das supermassereiche Schwarze Loch einen Stern verschlingt. Die TDE erscheint als isolierte blaue Punktquelle im ultravioletten Licht, während die Galaxie im sichtbaren Licht orange gefärbt ist. Die Stelle ist oben rechts als unscharfes orange-gelbes Oval zu sehen.

Die Quelle ist eines der ersten Beispiele für ein TDE, das 2.600 Lichtjahre vom Kern der Wirtsgalaxie entfernt ist. Im Kern der Galaxie befindet sich ein noch massereicheres aktives Schwarzes Loch. Die präzise Winkelauflösung von Hubble zeigt laut NASA diesen Versatz deutlich und bestätigt unabhängige Beobachtungen, die mit dem Chandra-Röntgenobservatorium der NASA gemacht wurden. Das Foto wurde am 16. Januar 2025 mit dem WFC3-Detektor von Hubble im UV-Bereich und im sichtbaren Licht aufgenommen.

Erklärung der NASA zum Ereignis

Zum 8. Mai 2025 hat die US-Raumfahrtbehörde NASA die Meldung NASA's Hubble Pinpoints Roaming Massive Black Hole veröffentlicht. Das wandernde Schwarze Loch verriet seine Anwesenheit durch das entdeckte Gezeitenstörungsereignis (TDE). Bei diesem Ereignis wurde ein Stern, der dem Schwarzen Loch zu nahe kam, in einem spektakulären Strahlungsausbruch zerrissen und verschluckt. Diese Störungsereignisse können von Teleskopen als helle Objekte gesehen werden.

Überraschenderweise befindet sich dieses Schwarze Loch mit einer Million Sonnenmassen nicht genau im Zentrum der Wirtsgalaxie, wo supermassereiche Schwarze Löcher typischerweise zu finden sind. Hubble zeigt, dass die TDE nur 2.600 Lichtjahre von dem massereicheren schwarzen Loch im Zentrum der Galaxie entfernt stattfand. Das ist nur ein Zehntel der Entfernung zwischen unserer Sonne und dem zentralen supermassereichen schwarzen Loch in der Milchstraße.

Das Schwarze Loch verschlingt aktiv das umgebende Material. Von den etwa 100 TDE-Ereignissen, die bisher in optischen Himmelsdurchmusterungen aufgezeichnet wurden, ist dies das erste Mal, dass ein [vom Kern der Galaxie] versetztes TDE identifiziert wurde.

Zu einer TDE kommt es, wenn ein Stern durch die immensen Gravitationskräfte eines Schwarzen Lochs gedehnt oder „spaghettisiert" wird. Die zerfetzten Sternüberreste werden auf eine kreisförmige Bahn um das Schwarze Loch gezogen. Dabei entstehen Schocks und Ausströmungen mit hohen Temperaturen, die im ultravioletten und sichtbaren Licht zu sehen sind.

Ein Blitz in der Nacht

Das Schwarze Loch verriet sich selbst, als mehrere bodengestützte Teleskope, die zur Durchmusterung des Sternhimmels eingesetzt werden, einen Flare beobachteten, der so hell wie eine Supernova war. Doch im Gegensatz zu einer Supernova wissen die Astronomen, dass es sich um ein Schwarzes Loch handelt, das einen Stern frisst. Denn der Flare war sehr heiß und zeigte breite Emissionslinien von Wasserstoff, Helium, Kohlenstoff, Stickstoff und Silizium.

Die Zwicky Transient Facility am Palomar-Observatorium des Caltech mit ihrem 1,2-Meter-Teleskop, das alle zwei Tage den gesamten Nordhimmel durchmisst, hat das Ereignis zuerst beobachtet.

"Gezeitenstörungen sind vielversprechend, um das Vorhandensein massereicher schwarzer Löcher zu erhellen, die wir sonst nicht entdecken könnten", sagte Ryan Chornock, außerordentlicher Professor an der UC Berkeley und Mitglied des ZTF-Teams. "Theoretiker haben vorhergesagt, dass es eine Population massereicher Schwarzer Löcher geben muss, die sich weit entfernt von den Zentren der Galaxien befinden, aber jetzt können wir TDEs nutzen, um sie zu finden."

Der Flare war scheinbar vom Zentrum einer hellen massereichen Galaxie entfernt, die von Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System), dem Sloan Digital Sky Survey und dem DESI Legacy Imaging Survey katalogisiert wurde.

Um besser feststellen zu können, dass er sich nicht im galaktischen Zentrum befand, nutzte das Team von Yao das Chandra-Röntgenobservatorium der NASA, um zu bestätigen, dass die Röntgenstrahlen vom Ort des Flares ebenfalls versetzt waren. Es bedurfte aber des Auflösungsvermögens von Hubble, um alle Unklarheiten zu beseitigen. Dank seiner Empfindlichkeit für ultraviolettes Licht kann Hubble auch die Position der TDE genau bestimmen, die viel blauer ist als der Rest der Galaxie.

Unklar ist, wieso das Schwarze Loch in diesem Teil der Galaxie unterwegs ist und umher wandert. Das Schwarze Loch wird nur alle paar zehntausend Jahre sichtbar, wenn es einen Sterns verschlingt. Das Schwarze Loch, das für die TDE verantwortlich ist, bewebst sich im Inneren der Ausbuchtung der massereichen Galaxie herum.

Wie konnte das Schwarze Loch aus dem Zentrum geraten? Frühere theoretische Studien haben gezeigt, dass Schwarze Löcher aufgrund von Dreikörperwechselwirkungen aus dem Zentrum von Galaxien herausgeschleudert werden können, wobei das masseärmste Mitglied herausgeschleudert wird. Dies könnte hier der Fall sein, da sich das Schwarze Loch in unmittelbarer Nähe des zentralen schwarzen Lochs befindet. "Wenn das Schwarze Loch eine Dreifachwechselwirkung mit zwei anderen Schwarzen Löchern im Kern der Galaxie durchlaufen hat, kann es immer noch an die Galaxie gebunden bleiben und um die zentrale Region kreisen", sagt Yao.

Eine alternative Erklärung ist, dass das Schwarze Loch der überlebende Überrest einer kleineren Galaxie ist, die vor mehr als 1 Milliarde Jahren mit der Wirtsgalaxie verschmolzen ist. In diesem Fall könnte das Schwarze Loch irgendwann in sehr ferner Zukunft spiralförmig mit dem zentralen aktiven Schwarzen Loch verschmelzen. Es haben sich aber keine Belege für die letztgenannte Annahme gefunden. Gegenwärtig wissen die Astronomen also nicht, ob es kommt oder geht. Focus hat vor einigen Tagen diesen deutschsprachigen Artikel zu den Erkenntnissen publiziert.