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Erstellt: 25.06.2022Aktualisiert: 28.06.2022, 15:10 Uhr
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Ein Schwarzes Loch riesigen Ausmaßes haben Forscher nun entdeckt. Es ist auch von Hobby-Astronomen mit dem Teleskop zu erspähen.
Canberra — Ein Team aus internationalen Forschern hat offenbar ein extrem großes Schwarzes Loch entdeckt. Dabei war die Entdeckung wohl eher dem Zufall geschuldet. Eigentlich wollten die Wissenschaftler in der Milchstraße beieinander liegenden Paare von Doppelsternen suchen. Dabei stießen sie unverhofft auf das enorme Objekt.
Ersten Erkenntnissen zufolge ist es das am schnellsten wachsende Schwarze Loch der vergangenen neun Milliarden Jahre. Es befindet sich im Sternbild Centaurus. Das Forscherteam geht davon aus, dass das entdeckte Schwarze Loch ist über 500 Mal größer als das supermassenreiche im Zentrum unserer Galaxie, der Milchstraße. Die Ergebnisse, die auf der Homepage der US-Hochschule Cornell University veröffentlicht wurden, werden derzeit wissenschaftlich überprüft. „Es ist 500-mal größer als das Schwarze Loch in unserer eigenen Galaxie“, geben Forscher unter Leitung von Astronomen der Australian National University (ANU) in einem Journal bekannt. „Kein Planet kann ihm entkommen.“
Wissenschaftler entdecken Schwarzes Loch — es ist schon mit einem Hobby-Teleskop zu sehen
„Die Menschen haben seit den 1960er Jahren nach solchen Objekten gesucht“, freute sich unterdessen Astronom Christopher Onken von der Australian National University in Canberra bei abcnews. Und man kann das Schwarze Loch laut Onken bereits mit einem handelsüblichen Teleskop mit einer Linse von mindestens 30-40 cm Durchmesser erspähen.
Die Suche von Onken und seinem Team konzentrierte sich zunächst auf die Doppelsternsysteme. Der Doktorand Adrian Lucy, der an der Columbia University in New York (USA) arbeitet, machte rund 200 Kandidaten aus. Onken fiel bei Sichtung der von Lucy gefundenen, vermeintlichen Doppelsternsysteme etwas auf: „Eines von ihnen entpuppte sich als etwas, das überhaupt nicht wie ein Doppelsternsystem aussieht“.
Mit seinem Team begab er sich nach Südafrika, um das mysteriöse Objekt genauer unter die Lupe zu nehmen. Dort befindet sich ein Teleskop mit 1,9-Meter Linse im Astronomischen Observatorium in Kapstadt. Es gelang den Forschern, sich die unterschiedlichen Licht-Wellenlängen des Objekts genauer anzuschauen.
Enorm großes Schwarzes Loch entdeckt — Akkretionsscheibe ermöglichte Vermessung
Die Hinweise verdichteten sich, dass ein supermassereiches Schwarzes Loch die Ursache für den sehr schnellen Antrieb der Gase ist. Zwar sieht es von der Erde betrachtet so aus, als habe man es mit einem leuchtenden Stern zu tun. Doch in Wirklichkeit stammt das Licht von einem Ring, der um das Schwarze Loch herumwirbelt. Er besteht aus Gas, Staub und Sternen und wird Akkretionsscheibe genannt.
Durch die Scheibe ließ sich die mutmaßliche Masse des Schwarzen Lochs bestimmen. Onken und sein Team beziffern diese auf etwa 3 Milliarden Sonnen. Das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße namens Sagittarius A* kommt dagegen „nur“ auf rund vier Millionen Sonnen.
Astrophysiker Michael Cowley von der Queensland University of Technology geht davon aus, dass die Größe des entdeckten supermassereichen Schwarzen Lochs auf eine sehr große Galaxie hindeutet, die mit diesem verbunden ist. „Normalerweise gilt: Je massiver das Schwarze Loch, desto massiver ist auch die Galaxie“, erklärte Cowley abcnews. (kh)
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Ihr Name ist Programm: Die Gravitation von Schwarzen Löchern ist derart stark, dass alles wie in ein gewaltiges Loch hineinfällt. Doch weder Materie noch Licht kann jemals wieder aus diesen Objekten entkommen – sie sind daher schwarz.
Startet eine Rakete von einem Himmelskörper aus ins Weltall, so muss sie dessen Anziehungs- oder Gravitationskraft überwinden. Dazu ist eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit nötig. Je massereicher ein Himmelskörper, desto größer ist seine Gravitationskraft und umso höher auch die Entweich- oder Fluchtgeschwindigkeit. Um von der Erdoberfläche abzuheben, benötigt ein Raumfahrzeug daher beispielsweise deutlich mehr Schub als bei einem Start vom Mond: Die Fluchtgeschwindigkeit der Erde beträgt 11,2 Kilometer pro Sekunde, beim Mond sind es nur 2,3 Kilometer pro Sekunde.
Die Fluchtgeschwindigkeit lässt sich für beliebige Himmelskörper berechnen – für die Sonne ebenso wie für rein hypothetische Objekte mit einer extrem hohen Masse. Theoretisch kann die Fluchtgeschwindigkeit sogar größer sein als die Lichtgeschwindigkeit. Praktisch allerdings nicht. Denn gemäß der Relativitätstheorie von Albert Einstein stellt die Lichtgeschwindigkeit die höchstmögliche Geschwindigkeit im Kosmos dar. Und das bedeutet: Liegt die Fluchtgeschwindigkeit eines Objekts über diesem Limit, kann nichts mehr von seiner Oberfläche entkommen, nicht einmal Licht. Einen solchen Himmelskörper bezeichnet man daher als Schwarzes Loch. Denn es kann zwar etwas hineinfallen, aber weder Materie noch Licht gelangen jemals wieder heraus.
Wie Schwarze Löcher den Raum und die Zeit in ihrer Nähe beeinflussen, lässt sich mithilfe der Allgemeinen Relativitätstheorie beschreiben. Es zeigt sich, dass solche Objekte von einem „Ereignishorizont“ umgeben sind: Ereignisse die innerhalb dieser das Schwarze Loch einhüllenden Grenzfläche stattfinden, sind für Beobachter außerhalb der Grenzfläche nicht sichtbar.
Schwarzes Loch mit Akkretionsscheibe
Gibt es solche seltsamen Objekte wirklich oder handelt es sich um rein theoretische Spekulationen? Da sich Schwarze Löcher nicht direkt beobachten lassen – schließlich senden sie kein Licht aus und reflektieren es auch nicht –, war die Antwort auf diese Frage jahrzehntelang umstritten. Doch inzwischen sind sich Astrophysiker sicher, dass es diese extremen Himmelsobjekte tatsächlich gibt. Denn auch wenn ein Schwarzes Loch selbst unsichtbar ist, seine starke Gravitation kann eindeutige Spuren im Umfeld hinterlassen.
Einen entscheidenden Hinweis liefern Akkretionsscheiben: Materie, die von außen auf ein Schwarzes Loch einströmt, sammelt sich zunächst in einer rotierenden Scheibe. Dort heizt sich die Materie durch innere Reibung stark auf und beginnt zu leuchten. Durch die Analyse der ausgesendeten Strahlung können Astronomen mehr über die Eigenschaften des zentralen Objekts erfahren, etwa über dessen Masse. Nach heutigen Erkenntnissen gibt es drei unterschiedliche Typen von Schwarzen Löchern:
Stellare Schwarze Löcher entstehen aus Sternen: Haben massereiche Sterne ihren nuklearen Brennstoff verbraucht, explodieren sie als Supernova. Dabei kann der Kernbereich zusammenstürzen und – ausreichend Restmasse vorausgesetzt – zu einem Schwarzen Loch kollabieren. Auch durch die Kollision von zwei Neutronensternen können sich stellare Schwarze Löcher bilden.
Einer der besten Kandidaten für ein stellares Schwarzes Loch in der Milchstraße ist V404 Cygni. In diesem 7800 Lichtjahre entfernten Doppelsystem strömen stetig Gas und Staub von einem Stern zu einem Schwarzen Loch mit etwa der neunfachen Sonnenmasse. Die entrissene Materie sammelt sich in einer Akkretionsscheibe und flackert immer wieder verräterisch im sichtbaren Spektrum und im Röntgenbereich auf.
Die stärksten Beweise für die Existenz stellarer Schwarzer Löcher liefern inzwischen jedoch Gravitationswellen: Die Detektoren LIGO und VIRGO haben zahlreiche Ereignisse registriert, die sich nur durch die Kollision und Verschmelzung von Schwarzen Löchern mit einigen Dutzend Sonnenmassen erklären lassen.
Supermassereiche Schwarze Löcher mit der millionen- oder gar milliardenfachen Masse unserer Sonne befinden sich vermutlich in den Zentren nahezu aller Galaxien. Auch im Zentrum der Milchstraße gibt es ein Schwarzes Loch mit etwa vier Millionen Sonnenmassen. In diesem Fall lässt sich die Masse anhand der Bewegung von Sternen in der Nähe des Schwarzen Lochs sehr genau bestimmen.
Die Akkretionsscheiben supermassereicher Schwarzer Löcher können heller leuchten als ihre gesamte Heimatgalaxie. Astrophysiker sprechen dann von „aktiven“ Galaxien. Wie supermassereiche Schwarze Löcher entstanden sind, ist bislang nicht klar. Sie müssen sich jedoch im jungen Kosmos überraschend schnell – innerhalb weniger Hundert Millionen Jahre – gebildet haben. Vielleicht entstanden die Schwergewichte unter den Schwarzen Löchern bereits unmittelbar nach dem Urknall und wuchsen dann rasch an.
Eine andere These besagt, dass sich im jungen Kosmos zunächst extrem massereiche Sterne formten. Sie vereinten Zehntausende von Sonnenmassen in sich und besaßen dadurch eine vergleichsweise kurze Lebensdauer. Als diese Sterne schließlich in sich zusammenstürzten, gingen aus ihnen Schwarze Löcher mit Tausenden von Sonnenmassen hervor – und bildeten den Ausgangspunkt für die heute beobachteten supermassereichen Exemplare.
Schwarze Löcher mittlerer Masse liegen bezüglich ihrer Masse zwischen den stellaren und den supermassereichen Schwarzen Löchern: Sie bringen es also auf mehrere Hundert und sogar einige Tausend Sonnenmassen. Entstehen könnten diese Objekte beispielsweise in dichten Sternhaufen, wo mehrere Sterne miteinander verschmelzen. Zwar gibt es eine Reihe von Kandidaten für mittelschwere Schwarze Löcher, etwa im Zentrum des Kugelsternhaufens Omega Centauri. Doch bislang steht der definitive Beweis für die Existenz dieses Typs noch aus.