Illustration eines einzelnen Schwarzen Lochs mit Sternmasse. (FECYT, IAC) Die erste Entdeckung eines scheinbar Schurken schwarzes Loch durch die Milchstraße treiben, Anfang dieses Jahres enthüllt , habe gerade eine wichtige Bestätigung erhalten.
Ein zweites Wissenschaftlerteam, das eine separate, unabhängige Analyse durchführte, kam zu fast dem gleichen Ergebnis und untermauerte damit die Annahme, dass wir möglicherweise ein gefährliches Schwarzes Loch identifiziert haben, das durch die Galaxie wandert.
Unter der Leitung der Astronomen Casey Lam und Jessica Lu von der University of California in Berkeley kam die neue Arbeit jedoch zu einem etwas anderen Ergebnis. Angesichts der Massenreichweite des Objekts könnte es sich um ein handeln Neutronenstern Laut der neuen Studie handelt es sich nicht um ein Schwarzes Loch, sondern um ein schwarzes Loch.
In jedem Fall bedeutet dies jedoch, dass wir möglicherweise über ein neues Werkzeug zur Suche nach „dunklen“, kompakten Objekten verfügen, die sonst in unserer Galaxie nicht nachweisbar wären, indem wir messen, wie ihre Gravitationsfelder das Licht entfernter Sterne beim Vorbeiziehen verzerren und verzerren vor ihnen, sogenannte Gravitationsmikrolinse.
„Dies ist das erste frei schwebende Schwarze Loch oder Neutronenstern, das mit Gravitationsmikrolinsen entdeckt wurde.“ Sagt Lu .
„Mit Mikrolinsen sind wir in der Lage, diese einsamen, kompakten Objekte zu untersuchen und zu wiegen.“ Ich denke, wir haben ein neues Fenster zu diesen dunklen Objekten geöffnet, die anders nicht gesehen werden können.“
Schwarze Löcher Es wird angenommen, dass es sich dabei um die kollabierten Kerne massereicher Sterne handelt, die das Ende ihres Lebens erreicht haben und ihre äußere Materie ausgestoßen haben. Es wird angenommen, dass solche Vorläufersterne von Schwarzen Löchern – die mehr als das 30-fache der Sonnenmasse haben – eine relativ kurze Lebensdauer haben.
Nach unseren besten Schätzungen dürften es also bis zu sein 10 Millionen bis 1 Milliarde Schwarze Löcher mit Sternmasse da draußen, die friedlich und ruhig durch die Galaxie treiben.
Aber Schwarze Löcher werden nicht ohne Grund Schwarze Löcher genannt. Sie emittieren kein Licht, das wir erkennen können, es sei denn, Material fällt auf sie, ein Prozess, der Röntgenstrahlen aus dem Raum um das Schwarze Loch erzeugt. Wenn also ein Schwarzes Loch einfach herumhängt und nichts tut, haben wir fast keine Möglichkeit, es zu entdecken.
Fast. Ein Schwarzes Loch verfügt über ein extremes Gravitationsfeld, das so stark ist, dass es jedes Licht, das durch es hindurchgeht, verzerrt. Für uns als Beobachter bedeutet das, dass wir einen entfernten Stern möglicherweise heller und an einer anderen Position erscheinen sehen, als er normalerweise erscheint.
Am 2. Juni 2011 geschah genau das. Zwei separate Mikrolinsen-Untersuchungen – das Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) und Microlensing Observations in Astrophysics (MOA) – zeichneten unabhängig voneinander ein Ereignis auf, das am 20. Juli seinen Höhepunkt erreichte.
Dieses Ereignis wurde MOA-2011-BLG-191/OGLE-2011-BLG-0462 (abgekürzt OB110462) genannt, und weil es ungewöhnlich lang und ungewöhnlich hell war, machten sich Wissenschaftler auf den Weg, um es genauer zu untersuchen.
„Wie lange das Aufhellungsereignis anhält, ist ein Hinweis darauf, wie massiv die Vordergrundlinse ist, die das Licht des Hintergrundsterns beugt.“ Lam erklärt .
„Lange Ereignisse sind eher auf Schwarze Löcher zurückzuführen.“ Dies ist jedoch keine Garantie, da die Dauer der Aufhellungsepisode nicht nur von der Masse der Vordergrundlinse abhängt, sondern auch davon, wie schnell sich die Vordergrundlinse und der Hintergrundstern relativ zueinander bewegen.
„Indem wir jedoch auch die scheinbare Position des Hintergrundsterns messen, können wir bestätigen, ob es sich bei der Vordergrundlinse wirklich um ein Schwarzes Loch handelt.“
Abbildung, die zeigt, wie Hubble ein Mikrolinsenereignis betrachtet. (NASA, ESA, STScI, Joseph Olmsted)
In diesem Fall wurden die Beobachtungen der Region bis 2017 acht Mal mit dem Hubble-Weltraumteleskop durchgeführt.
Aus einer eingehenden Analyse dieser Daten kam ein Team von Astronomen unter der Leitung von Kailash Sahu vom Space Telescope Science Institute zu dem Schluss, dass der Schuldige eine Mikrolinse war Schwarzes Loch mit der 7,1-fachen Sonnenmasse , in einer Entfernung von 5.153 Lichtjahren.
Die Analyse von Lu und Lam fügt nun weitere Daten von Hubble hinzu, die erst 2021 erfasst wurden. Ihr Team stellte fest, dass das Objekt etwas kleiner ist, zwischen dem 1,6- und 4,4-fachen der Sonnenmasse.
Das bedeutet, dass es sich bei dem Objekt um einen Neutronenstern handeln könnte. Dabei handelt es sich auch um den kollabierten Kern eines massereichen Sterns, der ursprünglich zwischen dem 8- und 30-fachen der Sonnenmasse aufwies.
Das resultierende Objekt wird durch einen sogenannten Neutronen-Entartungsdruck gestützt, wobei Neutronen nicht den gleichen Raum einnehmen wollen; Dies verhindert, dass es vollständig zu einem Schwarzen Loch zusammenbricht. Ein solches Objekt hat eine Massengrenze von etwa dem 2,4-fachen der Sonnenmasse.
Interessanterweise wurden keine Schwarzen Löcher unterhalb der etwa fünffachen Sonnenmasse entdeckt. Dies wird als untere Massenlücke bezeichnet. Wenn die Arbeit von Lam und ihren Kollegen korrekt ist, bedeutet das, dass wir möglicherweise ein Objekt mit geringerer Massenlücke entdecken könnten, was sehr verlockend ist.
Die beiden Teams kamen mit unterschiedlichen Massen für das Linsenobjekt zurück, da ihre Analysen unterschiedliche Ergebnisse für die Relativbewegungen des kompakten Objekts und des Linsensterns lieferten.
Sahu und sein Team fanden heraus, dass sich das kompakte Objekt aufgrund eines Geburtsstoßes mit einer relativ hohen Geschwindigkeit von 45 Kilometern pro Sekunde bewegt: Eine einseitige Supernova-Explosion kann den kollabierten Kern mit hoher Geschwindigkeit davontreiben lassen.
Lam und ihre Kollegen erreichten jedoch 30 Kilometer pro Sekunde. Sie sagen, dieses Ergebnis lege nahe, dass eine Supernova-Explosion möglicherweise nicht für die Entstehung eines Schwarzen Lochs notwendig sei.
Derzeit ist es unmöglich, aus OB110462 eine eindeutige Schlussfolgerung darüber zu ziehen, welche Schätzung richtig ist, aber Astronomen gehen davon aus, dass sie in Zukunft aus der Entdeckung weiterer dieser Objekte viel lernen werden.
„Was auch immer es ist, das Objekt ist der erste dunkle Sternüberrest, der entdeckt wurde, als er ohne Begleitung eines anderen Sterns durch die Galaxie wanderte.“ Sagt Lam .
Die Forschung wurde angenommen Das Astrophysikalische Journal , und ist verfügbar unter arXiv .