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Astronomen finden das bisher nächstgelegene Schwarzes Loch


Nur tausend Lichtjahre von der Erde entfernt, gibt es ein System mit drei Sternen. Zwei von ihnen kann man mit blossem Auge sehen, den dritten nicht. Dafür gibt es nur eine Erklärung. 

Diese Animation zeigt das aus drei Sternen bestehende System mit der Bezeichnung HR 6819. Der äussere Stern kreist langsam um ein Doppelsystem aus einem normalen Stern und einem Schwarzen Loch (rote Spur).

Diese Animation zeigt das aus drei Sternen bestehende System mit der Bezeichnung HR 6819. Der äussere Stern kreist langsam um ein Doppelsystem aus einem normalen Stern und einem Schwarzen Loch (rote Spur).

Visualisierung L. Calçada / ESO

Tausend Lichtjahre: Das ist die Entfernung, die Licht in tausend Jahren zurücklegt. Umgerechnet entspricht das ungefähr zehn Billiarden Kilometern. Gemessen an den Entfernungen, mit denen Astronomen sonst jonglieren, ist das gewissermassen ein Steinwurf. Manche Sterne, die man ohne Hilfsmittel am Himmel sehen kann, sind noch weiter entfernt. Und bis zum Zentrum der Milchstrasse, wo ein supermassereiches Schwarzes Loch mit vier Millionen Sonnenmassen haust, ist es sogar fast 30-mal so weit.

Das Schwarze Loch, das Astronomen mit einem Teleskop der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile nachgewiesen haben, hat zwar nur einige wenige Sonnenmassen. Mit einem Abstand von tausend Lichtjahren ist es aber das nächstgelegene, das man bis jetzt kennt. Die beiden Sterne, die mit ihm verbandelt sind, lassen sich von der Südhalbkugel sogar mit blossem Auge erkennen. 

Erst einer, dann zwei, dann drei

Das Schwarze Loch gehört zu einem System aus drei Objekten. Bis zu dieser Erkenntnis war es allerdings ein weiter Weg. Zunächst dachte man, dass es sich bei HR 6819 (so die offizielle astronomische Bezeichnung) um einen einzelnen, schnell rotierenden Stern handelt. Schon 1999 entdeckten Astronomen in seinem Spektrum aber Spektrallinien, die dort nicht hingehörten. Daraus schloss man, dass ein zweiter Stern seine Finger im Spiel haben muss. Im Jahr 2009 gelang es, die Spektren der beiden Sterne zu entwirren. Dabei zeigte sich, dass der zweite Stern im Gegensatz zum ersten nicht stillsteht. Vielmehr scheint er sich mit einer Periode von 40 Tagen auf den Betrachter zu- und wieder von ihm wegzubewegen.

Man kennt diesen Effekt von Planeten, die um ihr Muttergestirn kreisen. Deshalb folgerten die Astronomen, dass der zweite Stern einen unsichtbaren Begleiter haben muss, der periodisch an ihm rüttelt. Schon damals vermutete man, dass es sich bei diesem dritten Objekt um ein Schwarzes Loch handeln könnte. Doch die Ergebnisse wurden nie publiziert. Der tödliche Unfall eines der Forscher hatte zur Folge, dass die fast fertige Arbeit nicht veröffentlicht werden konnte.

Erst als im vergangenen Jahr ein Sternsystem mit einem sehr ähnlichen Spektrum entdeckt wurde, habe man sich zu einer Publikation entschlossen, sagt Dietrich Baade von der Europäischen Südsternwarte in Garching. Er ist Mitautor einer Arbeit, die nun in der Fachzeitschrift «Astronomy & Astrophysics» erschienen ist. Auch die ursprüngliche Analyse aus dem Jahr 2009 werde demnächst veröffentlicht, so Baade.

Anhand der alten Daten haben die Forscher berechnet, dass der unsichtbare Begleiter mindestens eine Masse von 4,2 Sonnen haben muss. Für einen Neutronenstern sei das eindeutig zu schwer, sagt Marianne Heida vom ESO, eine weitere Mitautorin. Auch die Möglichkeit, dass es sich bei dem dritten Objekt um einen gewöhnlichen Stern handle, schliessen die Forscher aus. Ein Stern dieser Masse müsse hell leuchten und unweigerlich einen Fingerabdruck im Spektrum hinterlassen, sagt Heida. Davon sehe man aber nichts. Folglich gehe man davon aus, dass es sich um ein Schwarzes Loch handle.

In einem Röntgendoppelstern reisst das Schwarze Loch Materie von seinem Begleiter an sich, die sich in einer Scheibe sammelt und intensives Röntgenlicht abstrahlt.

In einem Röntgendoppelstern reisst das Schwarze Loch Materie von seinem Begleiter an sich, die sich in einer Scheibe sammelt und intensives Röntgenlicht abstrahlt.

ESA

Diese Interpretation wirft allerdings eine weitere Frage auf. Warum ist das Schwarze Loch nicht auf Röntgenaufnahmen zu erkennen? In einem engen Doppelsystem aus einem Schwarzen Loch und einem normalen Stern saugt das Schwarze Loch normalerweise Materie vom Stern ab. Diese sammelt sich in einer Scheibe um das Schwarze Loch und emittiert energiereiche Röntgenstrahlung, bevor sie verschlungen wird. Doch bei HR 6819 ist nichts davon zu sehen. Zwischen dem Schwarzen Loch und seinem Begleitstern scheint kein Kontakt zu bestehen. Heida führt das darauf zurück, dass die beiden zu weit voneinander entfernt sind.

Wie es weitergehen könnte

Zum Leben erwachen könnte das Schwarze Loch, wenn der Begleitstern irgendwann seinen Brennstoffvorrat aufgebraucht hat und sich zu einem Roten Riesen aufbläht. In diesem Stadium entwickeln Sterne starke Winde, die die äusseren Gasschichten des Sterns mit sich reissen. So könnte das Schwarze Loch doch noch zu Nahrung kommen.

Wäre der innere Begleitstern des Schwarzen Lochs massereicher, wäre auch ein anderes Szenario denkbar. Der Stern könnte dann gegen Ende seines Lebens als Supernova explodieren und zu einem Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch mutieren. Das Resultat wäre ein Doppelsystem aus zwei kompakten Objekten, die sich gegenseitig umkreisen und irgendwann unter Aussendung von Gravitationswellen miteinander verschmelzen. Auf diesem Weg könnten zumindest einige der kompakten Doppelsternsysteme entstanden sein, die man in den letzten Jahren mit Gravitationswellendetektoren nachgewiesen hat.

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