Außerhalb der Milchstraße: Forscher entdecken "ruhiges" Schwarzes Loch

Belgischen Wissenschaftlern gelingt eine kuriose Entdeckung: Jenseits der Milchstraße finden sie ein Schwarzes Loch mit zwei Besonderheiten.

Astronomen haben in einer Nachbargalaxie der Milchstraße ein kurioses Schwarzes Loch gefunden. Das Besondere daran: Das Schwarze Loch in der Großen Magellanschen Wolke ist "ruhig" – es verrät sich also nicht durch Strahlung, sondern nur durch seine Anziehungskraft. Es wäre den Forschern zufolge der erste Fund eines ruhigen Schwarzen Lochs außerhalb der Milchstraße. Zudem sei dieses stellare Schwarze Loch offenbar durch einen "direkten Kollaps" entstanden, also ohne begleitende Supernova-Explosion, so die Wissenschaftler im Fachblatt "Nature Astronomy".

"Stellare Schwarze Löcher sind die Überreste von großen Sternen mit ursprünglich mehr als der 15-fachen Masse unserer Sonne", erläutert Teamleiter Tomer Shenar von der Universität Löwen in Belgien. Wenn ein solcher Stern seinen nuklearen Energievorrat aufgebraucht hat, kollabiert er unter seiner eigenen Anziehungskraft zu einem Schwarzen Loch. Meist geht diese Katastrophe mit einer Supernova-Explosion einher, bei der ein Teil der Sternmaterie ins All hinaus geschleudert wird.

Milliarden Schwarzer Löcher vermutet

Astronomen vermuten, dass es in der Milchstraße und den umliegenden Nachbargalaxien, der "lokalen Gruppe", Milliarden solcher stellaren Schwarzen Löcher gibt. Tatsächlich bekannt sind jedoch nur einige wenige – nämlich solche, die mit einem weiteren Stern ein Doppelsystem bilden. Oft saugen die Schwarzen Löcher mit ihrer starken Anziehungskraft dann Materie von ihrem Partnerstern ab. Bevor dieses Gas in das Schwarze Loch stürzt, heizt es sich auf und sendet dann Strahlung im hochenergetischen Röntgenbereich aus – und verrät damit die Anwesenheit des Schwarzen Lochs.

Tatsächlich sollte es aber auch viele ruhige Schwarze Löcher geben, auf die keine Materie einströmt. Shenar und seine Kollegen haben für die Suche nach solchen ruhigen Schwarzen Löchern knapp Tausend massereiche Sterne in der Region des Tarantelnebels in der Großen Magellanschen Wolke mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile ins Visier genommen.

Das Team wurde schließlich fündig: Bei dem heißen blauen Stern VFTS 243 stießen sie auf eine verräterische periodische Bewegung. Der Stern, der selbst die 24-fache Masse der Sonne enthält, bildet offenbar mit einem weiteren Objekt mit mindestens neun Sonnenmassen ein enges Doppelsystem. Alle 10,4 Tage umkreisen sich die beiden Objekte gegenseitig.

Dabei bleibt das zweite Objekt selbst völlig unsichtbar. Die Forscher suchten im Licht von VFTS 243 nach der Strahlung eines weiteren Sterns – ohne Erfolg. "Aus der Masse des unsichtbaren Objekts folgt damit, dass es sich um ein Schwarzes Loch handeln muss", konstatieren Shenar und seine Kollegen. Und dieses Schwarze Loch ist zudem ruhig, es sendet auch keine Röntgenstrahlung aus. Damit wäre es erstmals gelungen, ein solches Schwarzes Loch außerhalb der Milchstraße aufzuspüren – ein wichtiger Schritt für die Einschätzung, wie viele derartige Objekte es gibt.

Überraschende Umlaufbahn

Doch der dunkle Begleiter von VFTS 243 hatte noch eine weitere Überraschung parat: Die Umlaufbahnen des Doppelsystems sind offenbar nahezu kreisförmig. Wenn jedoch bei der Entstehung eines stellaren Schwarzen Lochs der kollabierende Stern seine äußere Hülle ins All abstößt, dann geschieht das nicht symmetrisch. Dadurch erhält das Schwarze Loch einen kräftigen Stoß – und gelangt so auf eine stark elliptische Umlaufbahn. In extremen Fällen kann das Schwarze Loch sogar aus dem Doppelsystem heraus katapultiert werden.

Die überraschend kreisförmige Umlaufbahn deute darauf hin, dass das Schwarze Loch von VFTS 243 ohne Supernova-Explosion entstanden sei. "In letzter Zeit gibt immer wieder Hinweise auf ein solches Szenario des direkten Kollapses", erläutert Shenar. "Aber unsere Studie liefert wohl einen der bislang direktesten Hinweise dafür."