«Ruhiges» Schwarzes Loch jenseits der Milchstrasse entdeckt

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.

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.

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.»