Es ist eine astronomische Entdeckung: Ein internationales Wissenschaftlerteam, in dem Frankreich eine führende Rolle spielte, hat das massereichste stellare Schwarze Loch entdeckt, das jemals in unserer Galaxie beobachtet wurde. Seine beeindruckende Masse entspricht dem 33-fachen der Sonne und ist damit viel größer, als Sternentwicklungsmodelle vorhersagen. Und dieses Schwarze Loch namens Gaia BH3 liegt sehr nahe an der Erde und befindet sich weniger als 2.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Adler.
Zum Vergleich: Die meisten bekannten Schwarzen Löcher stellaren Ursprungs in der Milchstraße haben eine Masse, die dem Zehnfachen der Sonne oder weniger entspricht. Damit ist Gaia BH3 der einzige, dessen Masse mit der Masse von Schwarzen Löchern vergleichbar ist, die in fernen Galaxien über Gravitationswellen nachgewiesen wurden. Aber es ist viel kleiner als die „supermassereichen“ Schwarzen Löcher, die sich in den Herzen von Galaxien befinden und deren Ursprung wir nicht kennen. Die meisten Schwarzen Löcher in unserer Galaxie werden als Sternlöcher bezeichnet, weil sie aus dem Kollaps eines massereichen Sterns entstehen, der nach dem Verbrennen auf sich selbst fällt.
Der Gaia-Satellit entdeckte Anomalien in der Bewegung eines Sterns
Möglich wurde diese Entdeckung durch die Raumsonde Gaia der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), die Anomalien in der Bewegung eines Sterns entdeckte, die auf die Anwesenheit eines massiven unsichtbaren Begleiters, nämlich eines Schwarzen Lochs, schließen ließen. „ Gaia BH3 wurde dank Messungen des Gaia-Satelliten entdeckt, die es uns ermöglichen, die Entfernung von Sternen und ihre Bewegung innerhalb unserer Galaxie zu bestimmen und zu wissen, ob es sich bei den Sternen, die wir sehen, um einzelne Sterne handelt oder ob sie einen Begleiter haben », erklärt Pasquale Panuzzo vom CNRS, Erstautor der in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Astronomie und Astrophysik. Und genau im Fall von Gaia BH3: „ Wir sahen einen Stern, der ein Objekt umkreiste, das scheinbar kein Licht aussendete. Die einzig plausible Erklärung ist, dass dieses dunkle Objekt ein Schwarzes Loch ist “. Astronomen bestätigten die Existenz von Gaia BH3, indem sie Daten von Gaia mit denen von bodengestützten Observatorien kombinierten, darunter dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) in der Atacama-Wüste in Chile. Astrometrische und spektroskopische Untersuchungen von Gaia über mehrere Jahre ermöglichen die Identifizierung sogenannter ruhender Schwarzer Löcher dank Messungen der Störungen, die sie bei ihrem Begleitstern in seiner Umlaufbahn verursachen. So konnte das schlafende Schwarze Loch BH3 identifiziert werden, das zu weit von seinem Stern entfernt ist, als dass ihm Materie entzogen werden könnte, und daher keine Röntgenstrahlung aussendet, was eine direkte Entdeckung ermöglicht hätte. Ein solches „Doppelsystem“, bestehend aus dem Schwarzen Loch Gaia BH3 und einem sehr metallarmen Stern, verrät, dass letzterer sehr alt ist. Und auch sehr selten, da dieser Sterntyp aus der Zeit vor der Entstehung unserer Sonne nur etwa 1 % der Sterne in unserer Milchstraße ausmacht. Die Entdeckung eines solch außergewöhnlichen Phänomens ist laut Pasquale Panuzzo sogar das Ergebnis eines Zufalls: „ Ich habe dieses außergewöhnliche Doppelsternsystem entdeckt, indem ich die Qualität der Umlaufbahnen der Doppelsternsysteme überprüft habe, die mit einer vorläufigen Version der von meinen Kollegen geschriebenen astrometrischen Datenverarbeitungssoftware gefunden wurden. »
Die Natur dieses Schwarzen Lochs ist beunruhigend
Aber der Hauptpunkt dieser Entdeckung ist, dass sie es ermöglicht, den Zusammenhang zwischen Beobachtungen, die mit Gravitationswellenteleskopen in fernen Galaxien gemacht wurden, und unseren eigenen herzustellen. Dies stützt die Hypothese, dass die in diesen Galaxien entdeckten massereichen Schwarzen Löcher durch den Kollaps massereicher, metallarmer Ursterne entstanden sind. „ Einige Modelle der Sternentwicklung, erklärt Pasquale Panuzzo, Sagen Sie voraus, dass solche massereichen stellaren Schwarzen Löcher nur von einem bestimmten Sterntyp, einem sogenannten „metallarmen“ Stern, erzeugt werden können„, WHO‘esEs entstand zu Beginn der Entstehung unserer Galaxie. Gaias Vorläuferstern BH3 ist genau dieser Typ. » Und als ob das alles noch nicht genug wäre, brachten Gaias Messungen noch ein weiteres Phänomen ans Licht: Dieses Gaia-BH3-Paar und der Stern, der es begleitet, kreisen in entgegengesetzter Richtung zu den Sternen der galaktischen Scheibe.
Die Natur von Gaia BH3 ist so beunruhigend, dass das Forscherteam beschlossen hat, die Daten frühzeitig verfügbar zu machen, um anderen Astronomen die Erforschung dieses Schwarzen Lochs und seiner Geschichte zu ermöglichen, ohne auf die vollständige Veröffentlichung der Daten warten zu müssen, die für Ende 2025/Anfang geplant ist von 2026. Die Entdeckung dieses Schwarzen Lochs in einer relativ geringen Entfernung im Maßstab unserer Galaxiebetont Pasquale Panuzzo, wirft die Frage nach der Häufigkeit dieser Schwarzen Löcher auf. Mit der nächsten Veröffentlichung der Gaia-Daten werden wir ein klareres Bild des Problems haben, aber sicherlich auch viele andere faszinierende Überraschungen. »
