Blick in das Zentrum des Kugelsternhaufens Omega Centauri, in dem Astronomen und Astronominnen nun ein mittelschweres Schwarzes Loch entdeckt haben. (Klicken Sie auf die Bildmitte, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen.
Copyright: ESA/Hubble & NASA, M. Häberle (MPIA)
Heidelberg (Deutschland) – Rund 18.000 Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt, haben Astronomen und Astronominnen das uns nächstgelegene mittelschwere Schwarze Loch entdeckt. Mit mindestes als 8.200 Sonnenmassen bildet es das Zentrum des Kugelsternhaufens Omega Centauri im Sternbild Zentaur.
Wie das Team um Maximilian Häberle und Nadine Neumayer vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) aktuell im Fachjournal „Nature“ (DOI: 10.1038/s41586-024-07511-z) berichtet, gelang die Entdeckung anhand von mehr als 500 Aufnahmen des Weltraumteleskops „Hubble“. Die Entdeckung schließe eine lang erforschte Wissenslücke zur Evolution Schwarzer Löcher.
“Bislang wurden erst einige wenige andere Kandidaten für diese Kategorie Schwarzer Löcher entdeckt”, erläutert die gemeinsame Pressemitteilung der das Hubble-Weltraumteleskop betreibenden Raumfahrtagenturen ESA und NASA. „Die meisten bekannten Schwarzen Löcher sind entweder extrem massereich wie das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer eigenen Galaxie, oder wiederum relativ leichtgewichtig mit weniger als 100 Sonnenmassen.“
Die Erforschung der als „Intermediate-mass black holes“ (IMBHs) bezeichneten mittelschweren Schwarzen Löcher liefere auch wichtige Faktoren für das Grundverständnis über das Universum selbst: „Falls IMBHs existieren, wie häufig sind sie? Sind IMBH die Vorstufe supermassereicher Schwarzer Löcher und wie entstehen IMBHs selbst? Sind dichte Sternhaufen ihr bevorzugtes Zuhause? Das alles sind auch wichtige kosmologische Fragen.“
Blick auf Omega Centauri am Nachthimmel.
Copyright: Paul Martinez & Philip Brents (via WikimediaCommons) / Free Art License 1.3Hintergrund: OmegaCentauri
Der Kugelsternhaufen Omega Centauri ist von Aug‚ aus von der Erde aus zu sehen und gehört zu den bekanntesten astronomischen Objekten für Himmelsgucker auf der Südhalbkugel. Obwohl er rund 17.700 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, erscheint er – wenn auch lichtschwächer – in etwa so groß wie der Vollmond am Nachthimmel. Schon vor 2.000 Jahren wurde er im ptolemäischen Himmelskatalog (Almagest) – damals noch als einzelner Stern – aufgeführt. Erst Edmond Halley beschrieben Omega Centauri 1677 als Sternennebel. 1830 erkannte dann der englische Astronom John Herschel, dass es sich bei dem Himmelsobjekt um einen Kugelsternhaufen handelte. Kugelsternhaufen bestehen in der Regel aus bis zu einer Million alter Sterne auf vergleichsweise engem Raum entweder in den Zentralregionen oder Außenbereichen von Galaxien. Im Gegensatz zu den meisten anderen Kugelsternhaufen rotiert Omega Centauri sehr schnell und hat eine flach gedrückte Form. Zudem beheimatet Omega Centauri mit rund 10 Millionen Sternen etwa die zehnfache Masse gewöhnlicher Kugelsternhaufen und ist damit fast so massereich wie kleine Galaxien. Der Sternenhaufen ist derart dicht mit Sternen bepackt, sodass Planeten um diese Sterne ständig und global in dauerhaftes Tageslicht getaucht sein dürften.
Das Team um Häberle hat nun einen umfangreichen Katalog der Bewegungen von 1,4 Millionen Sternen im Innern von Omega Centauri erstellt und darin sieben, sich ungewöhnlich schnell bewegende Sterne in einer kleinen Region im Zentrum von Omega Centauri entdeckt.
Sich derart schnell bewegende Sterne finden sich typischerweise in der Nähe konzentrierter Massenansammlungen. Allerdings sei es bei einem einzelnen Stern „unmöglich zu sagen, ob er schnell ist, weil die zentrale Masse groß ist oder weil er sich sehr nahe an der zentralen Masse befindet – oder ob jener Stern vielleicht einfach nur so schnurgerade und schnell vorbeifliegt“, erläutert die Pressemitteilung des Planck-Instituts. „Anhand von sieben solchen Sternen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Bewegungsrichtungen konnten Häberle und seine Kollegen jedoch die unterschiedlichen Effekte trennen und feststellen, dass sich im Zentrum von Omega Centauri eine Masse mit mindestens 8.200 Sonnenmassen befindet.“ Auf den Hubble-Aufnahmen selbst ist an der vermuteten Stelle dieser zentralen Masse kein sichtbares Objekt zu erkennen. Genau dies ist im Falle eines Schwarzen Lochs auch zu erwarten.
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„Mit einer Entfernung von etwa 18.000 Lichtjahren ist dies das nächstgelegene bekannte Beispiel für ein massereiches Schwarzes Loch“, erläutert Neumayer. Das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße befindet sich rund 27.000 Lichtjahre von der Erde entfernt.) „Der jetzige Fund hat nicht nur die besten Chancen, die jahrzehntelange Debatte um die Existenz eines mittelschweren Schwarzen Lochs in Omega Centauri zu einem Ende zu bringen. Er liefert auch den bislang sichersten Hinweis auf die Existenz solcher mittelschweren Schwarzen Löcher allgemein.“
In nächsten Schritten soll das Zentrum von Omega Centauri nun mit dem neuen Weltraumteleskop James Webb (JWST) noch genauer untersucht werden. Eine genaue Bestimmung der Sternenbahnen um dieses Schwarze Loch werde allerdings vermutlich eine Generationenaufgabe, so die Forschenden abschließend: „Die geringere Masse des Schwarzen Lochs bei Omega Centauri bedeutet zehnmal größere Zeitskalen als im Zentrum der Milchstraße: Umlaufzeiten von mehr als hundert Jahren.“
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Recherchequellen: Nature.com, ESAhubble.org, MPIA.de
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