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Widerlegt!

Astronomen streichen ein Schwarzes Loch

Diese künstlerische Darstellung zeigt, wie das System tatsächlich aussehen könnte, von dem bisher angenommen wurde, dass es sich um ein Dreifachsystem mit einem Schwarzen Loch handelt. Das Doppelsystem besteht stattdessen aus einem schnell rotierenden „Vampir-Stern“, der dem Opfer im Hintergrund die Atmosphäre abgesaugt hat. © ESO/L. Calçada

Es galt als das erdnächste – doch nun hat sich das angebliche Schwarze Loch im System HR 6819 endgültig als ein Phantom herausgestellt: Statt um ein Dreifachsystem mit einem „dunklen Dritten“ handelt es sich um ein spezielles Doppelsternsystem, geht aus den neuen Untersuchungsergebnissen hervor. Offenbar wurde dort erst kürzlich ein Partner das Opfer von „stellarem Vampirismus“: Einer der Sterne hat dem anderen Masse abgesaugt und damit für die ungewöhnlichen Merkmale des Systems gesorgt.

Ihre Gravitationskraft ist so stark, dass ihnen nicht einmal das Licht entkommt: Wegen ihrer spektakulären physikalischen Merkmale interessieren sich viele Menschen für die geheimnisvollen Schwarzen Löcher des Universums. So fand auch vor zwei Jahren eine Studie mediales Echo, in der Wissenschaftler von der Spur eines Schwarzen Lochs in unserer kosmischen Nachbarschaft berichteten. Im Visier des Forscherteams um Thomas Rivinius von der Europäischen Südsternwarte (ESO) stand dabei das etwa 1000 Lichtjahre von uns entfernte System HR 6819. Aus den mit dem 2,2-Meter-Teleskop der MPG/ESO gewonnenen Daten schlossen sie, dass es sich um ein spezielles Dreifachsystem handelt. Ihrer Interpretation zufolge besteht es aus einem Stern, der alle 40 Tage ein unsichtbares Objekt von etwa vier Sonnenmassen umkreist und einem zweiten Stern in einer viel weiteren Umlaufbahn. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass der „dunkle Dritte“ ein stellares Schwarzes Loch sein müsste. So wurde es als das bisher erdnächste Schwarze Loch bekannt.

„Entdecker“ verbünden sich mit Zweiflern

Doch schon bald nach der Veröffentlichung meldeten andere Astronomen Zweifel an. Ihnen zufolge ließen sich die Daten, in denen Rivinius und seine Kollegen den gravitativen Einfluss des Schwarzes Lochs erkannten, auch anders interpretieren. Rivinius und seine Kollegen waren von diesen Reaktionen weder überrascht noch gekränkt: „Es ist nicht nur normal, sondern sollte auch so sein, dass Ergebnisse hinterfragt werden“, sagt Rivinius, „und ein Ergebnis, das Schlagzeilen macht, erst recht.“ Zu den Zweiflern gehörte auch ein Astronomenteam von der KU Leuven in Belgien: Julia Bodensteiner und ihre Kollegen zeigten für dieselben Daten eine weitere Erklärungsmöglichkeit auf: HR 6819 könnte demnach ein System mit nur zwei Sternen auf einer 40-tägigen Umlaufbahn sein. Dieses alternative Szenario ohne Schwarzes Loch würde allerdings voraussetzen, dass einer der Sterne vor astronomisch kurzer Zeit einen großen Teil seiner Masse an den anderen Stern verloren hat.

Um das Rätsel zu lösen, arbeiteten die beiden Teams dann schließlich zusammen – so konnten sie ihre Ressourcen und ihr Wissen bündeln, um die wahre Natur dieses Systems zu ergründen. „Wir hatten allerdings die Grenze der vorhandenen Daten erreicht, sodass wir eine andere Beobachtungsstrategie anwenden mussten, um zwischen den beiden möglichen Szenarien zu entscheiden“, sagt Abigail Frost von der KU Leuven, die die Studie des vereinigten Forscherteams geleitet hat. Die neuen Ergebnisse basieren dabei auf schärferen Beobachtungsdaten von HR 6819, die das Very Large Telescope (VLT) sowie das Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der ESO geliefert haben.

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Den „dunklen Dritten“ gibt es nicht

„Die Szenarien, nach denen wir suchten, waren ziemlich klar, sehr unterschiedlich und mit dem richtigen Instrument leicht zu unterscheiden“, sagt Rivinius. „Wir waren uns einig, dass es in dem System zwei Lichtquellen gibt. Die Frage war also, ob sie einander eng umkreisen, wie im Szenario des abgestreiften Sterns, oder weit voneinander entfernt sind, wie im Szenario des Schwarzen Lochs“, erklärt der Astronom. Um zwischen den beiden Vorschlägen zu unterscheiden, verwendete das vereinigte Team sowohl das GRAVITY-Instrument des VLTI als auch das Instrument Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) am VLT.

So löste sich das Rätsel schließlich auf: „MUSE bestätigte, dass es keinen hellen Begleiter in einer weiteren Umlaufbahn gibt, während die hohe räumliche Auflösung von GRAVITY in der Lage war, zwei helle Quellen aufzulösen, die nur durch ein Drittel der Entfernung zwischen Erde und Sonne getrennt waren“, berichtet Frost. „Diese Daten erwiesen sich als das letzte Teil des Puzzles und erlaubten uns die Schlussfolgerung, dass HR 6819 ein Doppelsternsystem ohne Schwarzes Loch ist.“

Hinweise auf „stellaren Vampirismus“

Damit wird das System nun keineswegs „langweilig“, betonen die Forscher. „Unsere beste Interpretation der Daten ist bisher, dass wir dieses Doppelsternsystem in einem Moment erwischt haben, kurz nachdem einer der Sterne die Atmosphäre von seinem Begleitstern abgesaugt hatte. Dies ist ein häufiges Phänomen in engen Doppelsternsystemen, das manchmal als stellarer Vampirismus bezeichnet wird“, sagt Bodensteiner. „Während der abgebende Stern einen Teil seines Materials verlor, begann der empfangende Stern, sich schneller zu drehen.“

Frost führt weiter aus: „Es ist extrem schwierig, eine solche Phase nach dem Austausch zu erfassen, da sie so kurz ist. Das macht unsere Ergebnisse für HR 6819 sehr aufregend. Denn das System ist ein perfekter Kandidat, um zu untersuchen, wie dieser Vampirismus die Entwicklung massereicher Sterne beeinflusst und damit auch die Entstehung der damit verbundenen Phänomene wie Gravitationswellen und heftige Supernovaexplosionen“, so Frost. Das vereinigte Team plant deshalb nun, HR 6819 weiterhin genau im Visier zu behalten: Durch neue Beobachtungsdaten wollen sie seine Merkmale genauer erfassen und Hinweise auf die Entwicklungsgeschichte dieses Doppelsternsystems gewinnen.

Auch was die Suche nach stellaren Schwarzen Löchern betrifft, bleiben die Forscher optimistisch – trotz der aktuellen Streichung: Stellare Schwarze Löcher werden zwar aufgrund ihrer Beschaffenheit nach wie vor sehr schwer zu finden sein, aber es gibt offenbar viel Entdeckungspotenzial. „Schätzungen deuten darauf hin, dass es allein in der Milchstraße Dutzende bis Hunderte von Millionen Schwarzer Löcher gibt“, sagt Co-Autor Dietrich Baade von der ESO. Es scheint demnach nur eine Frage der Zeit, bis sich einige tatsächlich durch ihren Einfluss bemerkbar machen.

Quelle: ESO, Fachartikel: Astronomy and Astrophysics, doi: 10.1051/0004-6361/202143004

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