Künstlerische Darstellung von VFTS 243. (ESO/L. Calçada) Ein kleines schwarzes Loch das nur herumlungert und sich still um seine eigenen Angelegenheiten kümmert, wurde außerhalb der Milchstraße entdeckt.
Das Team sagt, dass dies das erste Mal sei, dass es uns gelungen sei, ein inaktives Schwarzes Loch, das sich nicht innerhalb der Grenzen unserer eigenen Galaxie befindet, schlüssig zu entdecken und zu identifizieren.
Während eine ähnliche Entdeckung wurde letztes Jahr angekündigt , ließen Beweise für seine wahre Identität Raum für Zweifel. Nach Ansicht der Autoren handelt es sich bei diesem neueren Befund um eine solide Annahme.
Zugegebenermaßen ist das Objekt nicht allzu weit von der Milchstraße entfernt, eingebettet in eine Satellitengalaxie namens Große Magellansche Wolke. Aber die Entdeckung könnte uns dabei helfen, mehr davon zu finden Schwarze Löcher in der Zukunft und hat zunächst einmal Auswirkungen auf unser Verständnis der Entstehung von Schwarzen Löchern.
Das Team hinter dem Bericht ist offensichtlich begeistert, nicht zuletzt wegen seines skeptischen Rufs, Zweifel an früheren Funden ruhender Schwarzer Löcher zu säen.
„Zum ersten Mal kam unser Team zusammen, um über die Entdeckung eines Schwarzen Lochs zu berichten, anstatt eine solche abzulehnen.“ sagte der Astronom Tomer Shenar der Universität Amsterdam in den Niederlanden.
„Wir haben eine ‚Nadel im Heuhaufen‘ identifiziert.“
Schwarze Löcher sind knifflige kleine Biester. Ihre extreme Dichte erzeugt ein extremes Gravitationsfeld, das bedeutet, dass nicht einmal Licht, das durch ein Vakuum flitzt – das schnellste, was es im Universum gibt – Fluchtgeschwindigkeit erreichen kann.
Das bedeutet, dass sie in Dunkelheit gehüllt sind und kein Licht aussenden, das wir wahrnehmen können. Die Ausnahme besteht, wenn sie aktiv „füttern“ oder Material ansammeln. Dies ist ein chaotischer Prozess, der eine verräterische Signatur der Röntgenstrahlung aus der unmittelbaren Umgebung des Schwarzen Lochs erzeugt.
Inaktive oder ruhende Schwarze Löcher sind mehr oder weniger unsichtbar. Aber diese lästige Schwerkraft kann es verraten … wenn man weiß, wie man aussieht. Befindet sich ein Schwarzes Loch mit stellarer Masse in einem Doppelsternsystem mit einem anderen Stern, umkreist die Umlaufbahn des Begleiters scheinbar leeren Raum könnte deuten auf die Anwesenheit des Schwarzen Lochs hin.
Allerdings sind nicht alle dunklen Massen schwarze Löcher. Andere Astronomen wurden schon zuvor getäuscht, das berühmteste Beispiel ist ein Schwarzes Loch, das als das Schwarze Loch angepriesen wird der Erde am nächsten, die je gefunden wurde . Ein kleiner, schwacher Begleiter, dessen Licht nicht zu erkennen ist, könnte der Übeltäter sein, sodass keine Option unberücksichtigt bleiben darf.
Shenar und Mitglieder seines Teams, darunter die Astronomen Kareem El-Badry vom Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics und Julia Bodensteiner vom European Southern Observatory, waren darunter solche Entdeckungen mühsam entlarven . Das heißt aber nicht, dass sie glauben, dass es solche Schwarzen Löcher nicht gibt; nur dass die Beweise wasserdicht sein müssen.
„Seit mehr als zwei Jahren suchen wir nach solchen Schwarzloch-Binärsystemen“, Bodensteiner explained .
Im Mittelpunkt ihrer Suche stand die Tarantelnebel in der Großen Magellanschen Wolke, einer Sternentstehungsstätte, in der junge, extrem massereiche Sterne zu finden sind. Die Forscher untersuchten im Detail rund 1.000 dieser jungen massereichen Sterne und suchten nach dem verräterischen Wackeln einer binären Umlaufbahn.
Wenn zwei beliebige Objekte einander umkreisen, tun sie dies um einen gemeinsamen Schwerpunkt, den sogenannten Schwerpunkt. Bei einem System wie der Erde und der Sonne läge der Schwerpunkt so nah am Zentrum der Sonne, dass es aus großer Entfernung schwierig wäre, die Bewegung des Sterns um ihn herum zu erkennen. Wäre die Erde massereicher, wäre die Umrundung des Schwerpunkts der Sonne viel einfacher zu erkennen.
Wir können diese schwankende Bewegung oder Radialgeschwindigkeit im Lichtspektrum des Objekts erkennen, wenn es sich von uns weg zu längeren (rötlichen) Wellenlängen ausdehnt und sich zu kürzeren (blaueren) Wellenlängen zusammenzieht, wenn es sich auf uns zubewegt.
Das Team durchsuchte seine Probe nach diesen Spektralverschiebungen und wurde fündig – mit einem massiven Blau-Weiß O-Typ Stern mit 25-facher Sonnenmasse, etwa 160.000 Lichtjahre entfernt. Als sie die Masse des Objekts berechneten, das das beobachtete Wackeln verursachen könnte, stellten sie fest, dass der Begleiter etwa die neunfache Masse der Sonne hatte. Bei dieser Masse würde der Ereignishorizont des Schwarzen Lochs bei etwa gerade liegen 27 Kilometer (17 Meilen) breit.
Und doch war es unsichtbar. Die obere Massengrenze für Neutronensterne liegt bei etwa dem 2,3-fachen der Masse der Sonne, sodass diese ausgeschlossen ist. Andere Sterne in ihrer Probe, die schwankten, wurden mithilfe der Techniken des Teams zur Erkennung des Lichts schwacher Begleitsterne und der Modellierung des von einem schwachen Begleiter mit der beobachteten Masse erwarteten Lichts ausgeschlossen.
Keine der alternativen Erklärungen passt zu den Beobachtungsdaten.
„Als Tomer mich bat, seine Ergebnisse noch einmal zu überprüfen, hatte ich meine Zweifel“ sagte El-Badry . „Aber ich konnte keine plausible Erklärung für die Daten finden, die kein Schwarzes Loch betrafen.“
Die Binärdatei mit dem Namen VFTS 243 könnte wichtige Hinweise darauf enthalten, wie Schwarze Löcher entstehen. Wissenschaftler gehen davon aus, dass es mehrere Szenarien gibt. Die erste ist eine kolossale Supernova, bei der ein instabiler Stern ausbricht und seine äußere Materie in den Weltraum explodiert, während der Kern in ein schwarzes Loch kollabiert, das aus Feuer und Wut entsteht.
Der zweite ist ein direkter Kollaps, bei dem ein sterbender Stern, der nicht mehr durch den äußeren Druck der Atomfusion gestützt wird, einfach ... in sich zusammenfällt, nicht mit einem Knall, sondern mit einem leisen Knall.
„Der Stern, der das Schwarze Loch in VFTS 243 bildete, scheint vollständig kollabiert zu sein, ohne Anzeichen einer früheren Explosion.“ sagte Shenar . „Beweise für dieses ‚direkte Kollaps‘-Szenario sind in letzter Zeit aufgetaucht, aber unsere Studie liefert wohl einen der direktesten Hinweise.“ „Das hat enorme Auswirkungen auf den Ursprung der Verschmelzung von Schwarzen Löchern im Kosmos.“
Nachdem das Team natürlich so viele andere Entdeckungen von Schwarzen Löchern untersucht hat, lädt es nun auch andere Astronomen ein, ihre Entdeckungen zu untersuchen. Messe ist Messe.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Naturastronomie .