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Foto: ESO
In sechs Millionen Lichtjahren Entfernung: Schwarzes Loch tanzt mit sterbendem Stern
Düsseldorf (RPO). Mit Hilfe des Very Large Telescope der ESO haben Astronomen in einer anderen Galaxie das fernste bislang bekannte Schwarze Loch entdeckt, das als Überrest eines explodierenden Sterns entstanden ist. Das Schwarze Loch ist Teil eines Doppelsternsystems, dessen anderer Partner ebenfalls zu einem Schwarzen Loch werden wird.
Diejenigen stellaren Schwarzen Löcher – Überreste von Sternexplosionen –, die Astronomen in unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, gefunden haben, sind mit Massen bis zum Zehnfachen der Masse unserer Sonne sicherlich keine Leichtgewichte.
Allerdings sind in anderen Galaxien einige deutlich größere stellare Schwarze Löcher nachgewiesen worden. Nun wurde ein neues Exemplar mit einer Masse von mehr als fünfzehn Sonnenmassen entdeckt – erst das dritte Schwarze Loch überhaupt mit einer so hohen Masse.
Kollaps zum Schwarzen Loch
Das neuentdeckte Schwarze Loch befindet sich in einer Spiralgalaxie mit der Katalognummer NGC 300, rund sechs Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. „Dies ist das bislang entfernteste stellare Schwarze Loch, dessen Masse bestimmt werden konnte, und das erste Mal, das wir ein solches Objekt außerhalb unserer kosmischen Nachbarschaft nachweisen konnten“, so Paul Crowther, Professor für Astrophysik an der Universität Sheffield.
Partner des Schwarzen Loches ist ein so genannter Wolf-Rayet-Stern, der ebenfalls rund 20 Mal soviel Masse besitzt wie die Sonne. Ein Wolf-Rayet-Stern ist ein Stern, der gegen Ende seines Sternenlebens einen Großteil der Materie aus seinen äußeren Schichten abstößt, bevor er als Supernova explodiert – und seine Zentralregion zu einem Schwarzen Loch kollabiert.
Dank neuer Beobachtungen am Very Large Telescope der ESO konnten die Astronomen zeigen, dass das Schwarzes Loch und der Wolf-Rayet-Stern mit einer Umlaufzeit von 32 Stunden umeinander kreisen. Dabei entzieht das Schwarze Loch seinem Tanzpartner bei jedem Umlauf Materie.
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Ein Rätsel
„Die Partner dieses Paares stehen einander sehr nahe“, sagt Robin Barnard, ein weiteres Mitglied des Teams. „Es ist uns ein Rätsel, wie diese enge Bindung die stürmischen Entwicklungsphasen, die der Entstehung des Schwarzen Lochs vorangegangen sein müssen, überlebt hat.“
Obwohl Astronomen eine Reihe von Systemen kennen, in denen sich ein Schwarzes Loch und ein Stern umkreisen, ist dies erst das zweite Mal, dass ein System aus einem Wolf-Rayet-Stern und einem Schwarzen Loch gefunden wurde.
Ausgehend von den bislang bekannten Systemen vermuten die Forscher einen Zusammenhang zwischen der Masse des Schwarzen Lochs und der Zusammensetzung seiner Heimatgalaxie: „Wir haben festgestellt, dass sich die massereichsten stellaren Schwarzen Löcher vorwiegend in kleineren Galaxien finden, die weniger 'schwere' chemische Elemente enthalten“, so Crowther. „Größere Galaxien wie unsere Milchstraße, die größere Mengen an schweren Elementen enthalten, bringen offenbar nur stellare Schwarze Löcher mit geringerer Masse hervor.“
Supernova steht bevor
Die Astronomen gehen von einem systematischen Zusammenhang aus, bei dem der Gehalt an schwereren Elementen die Entwicklung massereicher Sterne beeinflusst, so dass sie größere Mengen an Hüllenmaterial in den Raum blasen. Das Schwarze Loch, das beim anschließenden Kollaps entsteht, kann dann nur noch weniger Materie in sich vereinigen, und besitzt eine entsprechend geringere Masse.
In weniger als einer Million Jahren wird der Wolf-Rayet-Stern an der Reihe sein, als Supernova zu explodieren und zu einem Schwarzen Loch zu werden. Crowther weiter: „Wenn das System diese zweite Explosion überlebt, werden die Schwarzen Löcher nach einiger Zeit verschmelzen und dabei gewaltige Mengen an Energie in Form von Gravitationswellen aussenden.“
Bis zur eigentlichen Verschmelzung werden nach der Explosion noch Milliarden von Jahren vergehen.
Quelle: csr/top
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