Die meisten bekannten Schwarzen Löcher sind entweder extrem massereich, wie die supermassereichen Schwarzen Löcher in den Kernen großer Galaxien, oder relativ leicht, mit einer Masse von weniger als 100 Sonnenmassen. Schwarze Löcher mittlerer Masse (Intermediate Mass Black Holes, IMBHs) sind jedoch selten und gelten als seltene „fehlende Glieder“ in der Entwicklung von Schwarzen Löchern.
Ein internationales Team von Astronomen nutzte mehr als 500 Bilder des Hubble-Weltraumteleskops der NASA aus zwei Jahrzehnten Beobachtungen, um nach Beweisen für ein Schwarzes Loch mittlerer Masse zu suchen, indem es die Bewegungen von sieben sich schnell bewegenden Sternen im innersten Bereich des Kugelsterns verfolgte Sternhaufen Omega Centauri, berichtet das Magazin Nature.
Diese Sterne liefern überzeugende neue Beweise für die Anziehungskraft eines Schwarzen Lochs mittlerer Masse, das an ihnen zerrt. Bisher wurden nur wenige weitere Kandidaten für IMBH entdeckt.
Omega Centauri besteht aus etwa 10 Millionen gravitativ gebundenen Sternen. Der Haufen ist etwa zehnmal massereicher als andere große Kugelsternhaufen – fast so massereich wie eine kleine Galaxie.
Zu den vielen Fragen, die Wissenschaftler beantworten möchten, gehört: Gibt es IMBH und wenn ja, wie häufig sind sie? Wächst aus IMBH ein supermassereiches Schwarzes Loch? Wie entstehen IMBHs selbst? Sind dichte Sternhaufen ihr liebstes Zuhause?
Omega Centauri ist etwa zehnmal massereicher als andere große Kugelsternhaufen – fast so massereich wie eine kleine Galaxie – und besteht aus etwa 10 Millionen schwerkraftgebundenen Sternen. ESA/Hubble, NASA, Maximilian Heberle (MPIA)
Astronomen haben nun einen riesigen Katalog der Bewegungen dieser Sterne erstellt und die Geschwindigkeiten für 1,4 Millionen Sterne gemessen, die aus Hubble-Bildern des Sternhaufens gewonnen wurden. Die meisten dieser Beobachtungen waren eher für die Kalibrierung von Hubble-Instrumenten als für wissenschaftliche Zwecke gedacht, aber sie erwiesen sich als ideale Datenbank für die Forschungsbemühungen des Teams.
„Wir haben sieben Sterne gefunden, die dort nicht sein sollten“, erklärte Maximilian Häberle vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Deutschland, der die Studie leitete. „Sie bewegen sich so schnell, dass sie den Cluster verlassen und niemals zurückkehren würden. Die wahrscheinlichste Erklärung ist, dass ein sehr massereiches Objekt diese Sterne gravitativ anzieht und sie nahe am Zentrum hält. Das einzige Objekt, das so massiv sein könnte, ist ein Schwarzes Loch, das mindestens die 8.200-fache Masse unserer Sonne hat.“
Dieses Bild zeigt die zentrale Region des Kugelsternhaufens Omega Centauri, wo das Hubble-Weltraumteleskop der NASA starke Hinweise auf ein mögliches Schwarzes Loch mittlerer Masse gefunden hat. ESA/Hubble, NASA, Maximilian Heberle (MPIA)
Mehrere Studien deuten auf das Vorhandensein von IMBH in Omega Centauri hin. Andere Studien deuten jedoch darauf hin, dass die Masse auf einen zentralen Cluster von Schwarzen Löchern mit stellarer Masse zurückzuführen sein könnte, und weisen darauf hin, dass das Fehlen sich schnell bewegender Sterne, die schneller als die erforderliche Fluchtgeschwindigkeit sind, IMBH im Vergleich weniger wahrscheinlich macht.
„Diese Entdeckung liefert den direktesten Beweis für die Existenz von IMBH in Omega Centauri“, fügte Teamleiterin Nadine Neumeier vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Deutschland hinzu, die die Studie zusammen mit Anil Seth von der University of Utah in Salt Lake City initiierte . „Das ist aufregend, weil es nur wenige andere Schwarze Löcher mit ähnlicher Masse gibt. Das Schwarze Loch Omega Centauri ist möglicherweise das beste Beispiel für IMBH in unserer kosmischen Umgebung.“
Ein internationales Astronomenteam nutzte mehr als 500 Bilder des Hubble-Weltraumteleskops der NASA aus zwei Jahrzehnten Beobachtungszeit, um sieben sich schnell bewegende Sterne im innersten Bereich von Omega Centauri, dem größten und hellsten Kugelsternhaufen am Himmel, zu entdecken. Diese Sterne liefern überzeugende neue Beweise für die Anwesenheit eines Schwarzen Lochs mittlerer Masse (IMBH), das sie anzieht. Bisher wurden nur wenige weitere IMBH-Kandidaten entdeckt. Dieses Bild zeigt den Standort des IMBH in Omega Centauri. Wenn dies bestätigt wird, ist der Kandidat für ein Schwarzes Loch mit seiner Entfernung von 17.700 Lichtjahren näher an der Erde als das Schwarze Loch mit 4,3 Millionen Sonnenmassen im Zentrum der Milchstraße, das 26.000 Lichtjahre entfernt ist. Abgesehen vom galaktischen Zentrum wird dies auch der einzige bekannte Fall sein, in dem mehrere Sterne eng mit einem massereichen Schwarzen Loch verbunden sind. Dieses Bild enthält drei Panels. Das erste Bild links zeigt den Kugelsternhaufen Omega Centauri, eine Ansammlung unzähliger roter, weißer und blauer Sterne vor einem schwarzen Weltraumhintergrund. Das zweite Bild zeigt Details der zentralen Region dieses Sternhaufens mit einer detaillierteren Ansicht einzelner Sterne. Das dritte Bild zeigt die Position des IMBH-Kandidaten innerhalb des Clusters. ESA/Hubble, NASA, Maximilian Heberle (MPIA)
Wenn sich diese Informationen bestätigen, wird das vorgeschlagene Schwarze Loch, das sich in einer Entfernung von 17.700 Lichtjahren befindet, näher an der Erde sein als das 4,3 Millionen Sonnenmassen schwere Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße, das sich in einer Entfernung von 26.000 Lichtjahren befindet.
Omega Centauri ist von der Erde aus mit bloßem Auge sichtbar und eines der beliebtesten Himmelsobjekte für Sterngucker, die auf der Südhalbkugel leben. Der Sternhaufen befindet sich direkt über der Ebene der Milchstraße und erscheint aus der dunklen Landschaft fast so groß wie der Vollmond. Er wurde erstmals vor fast 2.000 Jahren im Katalog des Ptolemäus als Einzelstern aufgeführt. Edmond Halley berichtete 1677, dass es sich um einen Nebel handelte. In den 1830er Jahren erkannte der englische Astronom John Herschel ihn als erster als Kugelsternhaufen.