Anzeige
Anzeige

Astronomie+Physik

Ein Schwarzes Loch in nur 1000 Lichtjahren Entfernung

H 6819
Umlaufbahnen der beiden Sterne (blau) und des stellaren Schwarzen Lochs (rot) (Bild: ESO)

Eigentlich müsste es in der Milchstraße hunderte Millionen Schwarzer Löcher geben, doch die meisten von ihnen sind inaktiv und bleiben daher unsichtbar. Nun jedoch haben Astronomen ein solches „stilles“ Schwarzes Loch in unserer kosmischen Nachbarschaft entdeckt: Das Schwarze Loch liegt nur 1000 Lichtjahre von uns entfernt in einem Doppelsternsystem, das am Südhimmel sogar mit bloßem Auge sichtbar ist. Verraten hat sich der „unsichtbare Dritte“ in diesem System nur durch seine Schwerkraftwirkung auf die Bahnen seiner beiden Begleitsterne.

Wenn ein sehr massereicher Stern am Ende seines Lebenszyklus angelangt ist, explodiert er in einer Supernova. Er schleudert dabei seine Hüllen ab und sein Kern kollabiert zu einem Schwarzen Loch. Solche stellaren Schwarzen Löcher sind zwar selbst unsichtbar, weil sie alles Licht schlucken. Astronomen können sie aber über ihre Wirkung auf ihre kosmische Umgebung aufspüren. Meist gelingt dies, wenn die Schwarzen Löcher gerade Materie verschlingen und sich um ihren Ereignishorizont eine rotierende Scheibe aus heißen, Röntgenstrahlung abgebenden Gasen bildet. Seit 2016 haben Forscher zudem mehrere stellare Schwarze Löcher über die Gravitationswellen nachgewiesen, die bei der Verschmelzung zweier solcher Objekte entstehen. Doch ein Rätsel bleibt: Astronomischen Modellen zufolge müsste es in unserer Milchstraße zwischen 100 Millionen und rund einer Milliarde stellare Schwarze Löcher geben, gefunden haben Astronomen davon aber erst wenige hundert. Denn inaktive Schwarze Löcher entziehen sich meist der Beobachtung.

Der „Dritte im Bunde“ ist unsichtbar

Doch es gibt Konstellationen, in denen sich auch solche „unsichtbaren“ Schwarzen Löcher verraten können, wie nun eine Entdeckung von Thomas Rivinius von der Europäischen Südsternwarte (ESO) und seinen Kollegen belegt. Im Rahmen einer Studie über Doppelsternsysteme hatten sie die Bewegungsdaten solcher Sternenpaare mithilfe eines Teleskops am La-Silla-Observatorium in Chile untersucht. Dabei fiel ihnen das Doppelsternsystem HR 6819 ins Auge. Dieses Paar von bläulich leuchtenden Sternen liegt rund 1000 Lichtjahre von uns entfernt und ist am Himmel der Südhalbkugel schon mit bloßem Auge sichtbar. Doch die Analysen der Umlaufbahnen dieser beiden Sterne enthüllten, dass es in diesem System noch einen dritten, rund vier Sonnenmassen schweren Partner geben muss, wie die Forscher berichten. Dieser wird von einem der beiden Sterne im Laufe von 40 Tagen umkreist, während der zweite Partner mit deutlich größerem Abstand um beide herumläuft.

Doch in den Teleskopdaten war von diesem Objekt keine Spur zu erkennen. Nach Ansicht der Forscher lässt dies nur einen Schluss zu: „Ein unsichtbares Objekt mit einer Masse, die mindestens viermal so groß ist wie die der Sonne, kann nur ein Schwarzes Loch sein“, erklärt Rivinius. „Wir waren völlig überrascht, als wir feststellten, dass dies das erste Sternsystem mit einem Schwarzen Loch ist, das man mit bloßem Auge sehen kann“, ergänzt Co-Autor Petr Hadrava von der Tschechischen Akademie der Wissenschaften. Doch nicht nur das: Dieser verborgene Riese in H 6819 ist das der Erde am nächsten gelegene Schwarze Loch. Bisher galt ein aktives, Röntgenstrahlen aussendendes Schwarzes Loch im rund 3500 Lichtjahre entfernten Doppelsystem V6161 Monocerotis als unser nächster „schwarzer“ Nachbar. Das neu entdeckte Schwarze Loch in HR 6819 ist uns jedoch dreimal näher.


(Video: ESO)

Anzeige

„Nur die Spitze eines Eisbergs“

Das in H 6819 entdeckte stellare Schwarze Loch ist eines der ersten bisher bekannten, das nicht aktiv Materie verschlingt und daher auch keine Strahlung aussendet. Nach Ansicht von Rivinius und seinen Kollegen müsste es jedoch eine ganze Population von solchen inaktiven Schwarzen Löchern in der Milchstraße geben. HR 6819 sei nur die „Spitze eines Eisbergs“, so die Forscher. Sie hoffen, dass man durch die gezielte Suche nach Doppelsternsystemen mit ungewöhnlichen Umlaufbahnen noch weitere solcher verborgenen Schwarzen Löcher finden wird. Tatsächlich haben die Astronomen schon einen weiteren Kandidaten ausfindig gemacht: „Wir haben festgestellt, dass ein anderes System, genannt LB-1, ebenfalls ein solches Dreifachsystem sein könnte, auch wenn wir mehr Beobachtungen benötigen, um dies sicher sagen zu können“, berichtet Co-Autorin Marianne Heida von der ESO. „LB-1 ist etwas weiter von der Erde entfernt, aber astronomisch gesehen immer noch ziemlich nah.“

Quelle: Thomas Rivinius (European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO), Santiago) et al., Astronomy & Astrophysics, 2020; doi: 10.1051/0004-6361/202038020

Anzeige

bild der wissenschaft | Aktuelles Heft

Anzeige

Aktueller Buchtipp

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung
Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Wissenschaftslexikon

In der Paris Review vom Montag gibt es einen Artikel The Aesthetic Beauty of Math. Es geht um den Briefwechsel von André und Simone Weil aus der Zeit, als André Weil 1940 als Deserteur im Gefängnis saß. (André Weil galt damals neben Carl Ludwig Siegel als der führende Mathematiker seiner Zeit, seine Schwester Simone war eine bekannte Mystikerin.)
Seine Schwester hatte Weil damals gebeten, die Zeit im Gefängnis zu nutzen, um ihr etwas über seine Arbeit zu schreiben. Er antwortete zunächst, dass sei, als wenn man einem Tauben eine Sinfonie erklären wolle. (Mehr als fünfzig Jahre später würde er dann vor der Verleihung des Kyoto-Preises einen kleinen Skandal auslösen, indem er dem mit ihm ausgezeichneten Filmregisseur Akita Kurosawa erklärte, was der Unterschied zwischen Ihnen beiden sei: er könne Kurosawas Arbeit bewundern, aber Kurosawa nicht seine.)
Den Brief schrieb er dann aber doch und er gilt heute als wichtiges Dokument der Mathematikgeschichte. Er schreibt zunächst über die Geschichte der Zahlentheorie, die vom Reziprozitätsgesetz dominiert sei. Das allgemeine Reziprozitätsgesetz sei einfach die Regel, nach der man die Koeffizienten der L-Reihen von Körpererweiterungen bilde. Auffallend sind seine militärischen Analogien (Attacke auf ein Problem, es sei notwendig, die verfügbare Artillerie zu prüfen und die Mittel zum Tunneln unter der Festung), für die er sich aber sofort entschuldigt. Über die Funktionentheorie schreibt er „Ich bin sicher eine der kenntnisreichsten Personen zu diesem Thema; hauptsächlich weil ich das Glück hatte, es direkt aus dem Werk des Meisters [Riemann] zu lernen, einer der größten mathematischen Arbeiten, die geschrieben wurde; es ist kein einziges Wort darin, das nicht von Bedeutung ist.“ Das Hauptanliegen seines Textes wird dann aber das Konzept, zwischen drei verschiedenen Teilgebieten der Mathematik (Algebraische Zahlentheorie, Geometrie über endlichen Körpern, komplexe Geometrie) hin und her wechseln zu können, weil Sachverhalte aus einem Gebiet sich oft in ein anderes übertragen lassen.
Seine Schwester sieht in ihrer Antwort einen Zusammenhang zwischen sozialer Unterdrückung und der Unzugänglichkeit höherer Mathematik für die Massen, letztere verursacht durch Abstraktion, Reduktion auf Algebra und Loslösung von der Anschauung. Sie spricht sich deshalb für eine Rückbesinnung auf die griechische Geometrie aus.
Für Weil werden die fünf Monate im Gefängnis dann die produktivste Zeit seines Leben, insbesondere beweist er die Riemann-Vermutung für Funktionenkörper. (Dafür benötigt er allerdings Ergebnisse der algebraischen Geometrie, deren Grundlagen, wie er feststellt, von den algebraischen Geometern seiner Zeit nicht rigoros bewiesen worden waren. Es kostet ihn dann noch einmal fünf Jahre, die Algebraische Geometrie auf eine solide Grundlage zu stellen.)
Im Strafprozeß wurde er dann zu fünf Jahren Gefängnis verurteilt, die Strafe aber ausgesetzt, so dass er in die USA ausreisen konnte. Seine Schwester hungerte sich derweil als Leiden suchende Mystikerin heimlich zu Tode.
Von Karen Olsson, der Autorin des Artikels im Paris Review, gibt es auch ein vor wenigen Tagen erschienenes Buch The Weil Conjectures.

http://scienceblogs.de/mathlog/2019/07/25/ein-briefwechsel-zur-mathematik/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=ein-briefwechsel-zur-mathematik

Kie|fer|füh|ler  〈m. 3; Zool.〉 erstes Kopfgliedmaßenpaar der Spinnentiere, das meist zangenartig zum Greifen od. Stechen eingerichtet ist

Sink|flug  〈m. 1u; Flugw.〉 sich abwärts, in Richtung Boden bewegender Flug (beim Anflug zur Landung) ● den ~ einleiten; zum ~ ansetzen; die Börsenkurse befinden sich im ~ 〈fig.〉

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige