Ein ruhiges stellares schwarzes Loch außerhalb der Milchstraße

Schwarze Löcher mit stellarer Masse entstehen, wenn massereiche Sterne das Ende der Energie­erzeugung durch Kernfusion erreichen und unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammen­brechen. In einem Doppel­stern­system hinterlässt dieser Prozess ein schwarzes Loch, das einen leuchtenden Begleitstern umkreist. Das schwarze Loch ist ruhig oder inaktiv, wenn es keine starke Röntgen­strahlung aussendet – über die Astronomen üblicher­weise solche schwarzen Löcher entdecken.

„Es ist unglaublich, dass wir kaum von ruhigen schwarzen Löchern wissen, wenn man bedenkt, für wie häufig Astronomen sie halten“, erklärt Pablo Marchant von der Universität Löwen in Belgien. Er und seine Kollegen haben jetzt erstmals ein solches ruhiges stellares schwarzes Loch außerhalb der Milchstraße aufgespürt. Das neu entdeckte schwarze Loch im Doppelsystem VFTS 243 im Tarantelnebel in der Großen Magellanschen Wolke hat mindestens die neunfache Masse unserer Sonne und umkreist einen heißen, blauen Stern mit der 25-fachen Masse der Sonne.

Ruhige schwarze Löcher sind besonders schwer zu entdecken, da sie kaum mit ihrer Umgebung inter­agieren. Um VFTS 243 zu finden, untersuchte das Team fast Tausend massereiche Sterne in der Region des Tarantelnebels in der Großen Magel­lanschen Wolke, um diejenigen zu finden, die schwarze Löcher als Begleiter haben könnten. Die Identi­fi­zierung dieser Begleiter als schwarze Löcher ist schwierig, da es sehr viele alternative Möglich­keiten gibt. Doch die Forscher konnten keine plausible Erklärung für die Daten finden, die ohne ein stellares schwarzes Loch ausgekommen wäre.

Die Entdeckung ermöglicht dem Team auch einen einzig­artigen Einblick in die Prozesse, die die Entstehung schwarzer Löcher flankieren. Astronomen vermuten, dass sich ein stellares schwarzes Loch bildet, wenn der Kern eines masse­reichen Sterns kollabiert, aber es ist nach wie vor ungewiss, ob dies immer mit einer Supernova-Explosion einhergeht.

„Der Stern, aus dem sich das schwarze Loch in VFTS 243 gebildet hat, scheint vollständig kollabiert zu sein, ohne Anzeichen einer vorherigen Explosion“, erklärt Teamleiter Tomer Shenar von der Uni Löwen. „In letzter Zeit gibt es immer wieder Hinweise auf dieses Szenario des direkten Kollapses, aber unsere Studie liefert wohl einen der direktesten Hinweise. Dies hat enorme Auswirkungen auf den Ursprung der Verschmelzung schwarzer Löcher im Kosmos.“

Das schwarze Loch in VFTS 243 wurde mit Hilfe von sechs­jährigen Beobachtungen des Tarantelnebels am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO entdeckt. Das Team hofft, dass seine Arbeit die Entdeckung weiterer schwarzer Löcher mit stellarer Masse ermöglichen wird, die massereiche Sterne umkreisen, von denen Tausende in der Milchstraße und in den Magel­lanschen Wolken vermutet werden.

MPIA / RK

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  T. Shenar et al.: An X-ray-quiet black hole born with a negligible kick in a massive binary within the Large Magellanic Cloud, Nat. Astron., online 18. Juli 2022; DOI:    10.1038/s41550-022-01730-y
• Institut für Astronomie, Königliche Universität Löwen, Belgien