Mittelschweres Schwarzes Loch in Omega Centauri aufgespürt

Im Sternenhaufen: Mittelschweres Schwarzes Loch in Omega Centauri aufgespürt

Forscher haben erstmals ein mittelschweres Schwarzes Loch entdeckt. Es sitzt in Omega Centauri, in kosmischen Maßstäben betrachtet nah an uns.

Bisher war es nur eine Vermutung, nun könnten Wissenschaftler – wie es aussieht – ein mittelschweres Schwarzes Loch entdeckt haben. Und zwar in unserer Galaxie, genauer gesagt, im Zentrum des Kugelsternhaufens Omega Centauri. Dieser spektakuläre Fund wurde kürzlich im renommierten Fachjournal Nature vorgestellt. Er hat das Potenzial, unser Verständnis über die Entwicklung gigantischer supermassereicher Schwarzer Löcher zu revolutionieren.

Mittelschweres Schwarzes Loch im Herzen von Omega Centauri

Das Schwarze Loch befindet sich im Zentrum des Kugelsternhaufens Omega Centauri, etwa 18.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Mit einer Masse, die das 8.200-fache unserer Sonne beträgt, füllt dieses Schwarze Loch eine kritische Lücke in unserem Verständnis des Universums: die der mittelschweren Schwarzen Löcher. Bisher waren Wissenschaftler nur in der Lage, stellare Schwarze Löcher, die bis zu 150 Sonnenmassen schwer sind, sowie supermassereiche Schwarze Löcher, die Millionen bis Milliarden Sonnenmassen aufweisen, direkt zu beobachten.

Maximilian Häberle vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg beschreibt die Signifikanz der Entdeckung: „Wir haben hier möglicherweise ein Schwarzes Loch entdeckt, das genau in die schwer fassbare Kategorie der mittelschweren Schwarzen Löcher fällt. Diese Entdeckung könnte dazu beitragen, die Lücke zwischen stellaren und supermassereichen Schwarzen Löchern zu schließen.“

Rasende Sterne in Omega Centauri können nicht entkommen

Die Wissenschaftler nutzten für ihre Forschung archivierte Daten des Hubble-Weltraumteleskops, die über zwei Jahrzehnte gesammelt wurden. In dieser Zeit wurden rund 150.000 Sterne in Omega Centauri analysiert. Durch die präzise Vermessung der Bewegungen dieser Sterne identifizierte das Team sieben Sterne mit ungewöhnlich hohen Fluchtgeschwindigkeiten. „Diese Sterne bewegen sich so schnell, dass sie ohne die enorme Gravitationskraft eines massereichen Objekts aus dem Haufen geschleudert worden wären“, erklärt Häberle.

Die Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass das Zentrum von Omega Centauri ein mittelschweres Schwarzes Loch beherbergt, das durch die Gravitationsbindung dieser schnellen Sterne nachweisbar wird.

Das erste Bild zeigt den globalen Sternhaufen Omega Centauri, der als eine sehr dichte und zahlreiche Ansammlung leuchtender Sterne erscheint. Das zweite Bild zeigt die Details der zentralen Region dieses Sternhaufens mit einer näheren Ansicht der einzelnen Sterne. Das dritte Bild zeigt die Position des IMBH-Kandidaten im Sternhaufen. © ESA/Hubble & NASA, M. Häberle, CC BY 4.0 INT / ESA Standard Licence

Omega Centauri ein kosmisches Relikt

Omega Centauri selbst ist bereits ein faszinierendes Objekt für Astronomen. Vermutlich ist dieser Sternhaufen der Überrest einer kleinen Galaxie, die vor etwa 10 Milliarden Jahren mit der Milchstraße verschmolz. Nadine Neumayer, Mitautorin der Studie vom Max-Planck-Institut, betont: „Omega Centauri könnte uns Einblicke in die Bedingungen geben, die vor Milliarden von Jahren in kleinen Galaxien herrschten, als ihre Schwarzen Löcher gerade begannen, zu wachsen.“

James-Webb-Teleskop jagt mittelschwere Schwarze Löcher

Die Entdeckung ist auch ein Sprungbrett für weitere Forschungen. Ein weiteres Team, angeführt von Astrophysiker Oleg Kargaltsev an der George Washington University, plant, das James-Webb-Weltraumteleskop einzusetzen, um zusätzliche Daten zu sammeln. Die außergewöhnliche Infrarotempfindlichkeit und die hervorragende Winkelauflösung des JWST könnten laut Kargaltsev helfen, um nach Emissionen von mittelschweren Schwarzen Löchern (IMBHs) im massivsten kugelförmigen Sternhaufen unserer Galaxie, Omega Centauri, zu suchen.

„Mit dem James-Webb-Teleskop können wir die Bewegungen dieser schnellen Sterne noch genauer messen und somit präzisere Masseschätzungen für das Schwarze Loch liefern“, wird der Forscher in ScienceNews zitiert.

Schwarze Löcher entschlüsselt: Von stellaren zu supermassereichen Phänomenen

Bisher waren Astronomen lediglich zwei Arten von Schwarzen Löchern bekannt. Zum einen gibt es die sogenannten stellaren Schwarzen Löcher, die entstehen, wenn massive Sterne nach dem Verbrauch ihres nuklearen Brennstoffs kollabieren. Diese haben bis zu 150 Sonnenmassen. Zum anderen existieren die supermassereichen Schwarzen Löcher, die sich in den Zentren von Galaxien befinden und deren Masse Millionen oder sogar Milliarden Mal so groß wie die unserer Sonne sein kann.

Es herrscht die Annahme vor, dass diese gigantischen Schwarzen Löcher aus der Verschmelzung kleinerer Schwarzer Löcher hervorgegangen sind. Diese waren jeweils einige Tausend Sonnenmassen schwer. Die Existenz solcher mittelschweren Schwarzen Löcher im Universum, die als fehlendes Bindeglied zwischen den beiden bekannten Typen gelten, war bisher nur eine Vermutung, jedoch selten beobachtet.

Dieses Video beginnt mit einem Überblick des Himmels. Es endet mit einer Aufnahme des Weltraumteleskops Hubble im Zentrum von Omega Centauri. Schließlich werden die Bahnen von Sternen um das Schwarze Loch dargestellt. © mpia.de

Was du dir merken solltest:

Im Kugelsternhaufen Omega Centauri, 18.000 Lichtjahre entfernt, fanden Forscher ein mittelschweres Schwarzes Loch. Es wiegt 8.200-mal mehr als unsere Sonne.
Wissenschaftler nutzten Daten vom Hubble-Weltraumteleskop, analysierten 150.000 Sterne und entdeckten sieben besonders schnelle Sterne.
Die Entdeckung führt zu weiteren Untersuchungen mit dem James-Webb-Teleskop, das präzisere Messungen ermöglichen wird. So verstehen wir besser, wie mittelschwere Schwarze Löcher funktionieren.

Übrigens: Was passiert eigentlich im Inneren eines Schwarzen Lochs? Und was hat das mit Einsteins Relativitätstheorie zu tun? Die Antworten auf diese Fragen findest du in unserem Artikel.