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Cygnus X-1 wird neu "gewogen" Schwarzes Loch schwerer, als es sein dürfte

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Das Cygnus X-1 System enthält das massereichste Schwarze Loch, das jemals ohne Gravitationswellen entdeckt wurde.

(Foto: International Centre for Radio Astronomy Research/dpa)

Das erste Schwarze Loch, das überhaupt nachgewiesen werden konnte, ist Cygnus X-1. Bei einer Neuvermessung erlebten Wissenschaftler nun eine Überraschung: Es ist viel schwerer, als es theoretisch sein dürfte.

Das Schwarze Loch Cygnus X-1 ist mit 21 Sonnenmassen deutlich schwerer als bislang angenommen - und schwerer, als es die Theorie für die Entstehung solcher Schwarzen Löcher aus großen Sternen vorhersagt. Das zeigen Beobachtungen des Objekts, die ein internationales Forscherteam mit dem Very Large Baseline Array VLBA in den USA gemacht hatte.

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Cygnus X-1 wiegt das 21-Fache der Sonne.

(Foto: International Centre for Radio Astronomy Research/dpa)

Den Astronomen gelang es, die Entfernung von Cygnus X-1 genauer als zuvor zu bestimmen: Das Schwarze Loch ist mit 7200 Lichtjahren etwa 20 Prozent weiter entfernt als bisher berechnet und muss demnach entsprechend mehr Masse enthalten. Vermutlich stoßen große Sterne am Ende ihres Lebens deutlich weniger Gas ins All ab, als es theoretische Modelle vermuten lassen, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt "Science".

Neue und genauere Bestimmung

"Die Entwicklung massereicher Sterne hängt sehr stark vom Massenverlust durch Sternwinde im Laufe ihres Lebens ab", erläutern James Miller-Jones von der Curtin University in Australien und seine Kollegen. Als "Sternwind" bezeichnen Astronomen das von der Oberfläche eines Sterns ins Weltall abströmende Gas. Die Sterne werden durch diesen Wind leichter - und entsprechend weniger Masse können Schwarze Löcher enthalten, die durch den Kollaps solcher Sterne entstehen. Die massereichsten stellaren Schwarzen Löcher, die bislang von Astronomen in unserer Milchstraße aufgespürt wurden, enthalten bis zu etwa 17 Sonnenmassen.

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Astronomen beobachteten das System Cygnus X-1 aus verschiedenen Winkeln und nutzten dabei die Umlaufbahn der Erde um die Sonne, um die wahrgenommene Bewegung des Systems vor den Hintergrundsternen zu messen.

(Foto: International Centre for Radio Astronomy Research/dpa)

Bislang schien auch Cygnus X-1 damit in Einklang zu stehen, hatten frühere Beobachtungen doch eine Masse von etwa 14,8 Sonnenmassen für dieses Schwarze Loch geliefert. Miller-Jones und seine Kollegen haben jetzt jedoch mit dem VLBA die Entfernung des Himmelsobjekt neu und genauer bestimmt. Das VLBA besteht aus zehn jeweils 25 Meter großen Antennen, die über die gesamten USA verteilt sind, einschließlich Hawaii und der Jungferninseln. So erreicht die Anlage eine Ausdehnung von 8611 Kilometern und kann die Position und die Bewegung des Schwarzen Lochs sehr präzise messen.

Aus der Verschiebung der genauen Position am Himmel im Laufe eines Jahres können die Astronomen dann die Entfernung des Objekts berechnen. Und da Cygnus X-1 mit einem Begleitstern ein Doppelsystem bildet, können die Forscher bei bekannter Entfernung aus der Bahnbewegung die Masse des Schwarzen Lochs ermitteln.

Nicht der erste Fund ungewöhnlich schwerer schwarzer Löcher

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Es ist nicht das erste Mal, dass die Himmelsforscher Hinweise auf ungewöhnlich massereiche stellare Schwarze Löcher finden: In den vergangenen Jahren haben große Detektoranlagen mehrfach Gravitationswellen registriert, die von der Kollision Schwarzer Löcher mit bis zu 50 Sonnenmassen stammen.

Allerdings fanden diese Ereignisse in fernen Galaxien statt. Cygnus X-1 ist das erste Schwarze Loch in unserer Milchstraße, dessen Masse größer ist als erwartet. Die Forscher sehen daher in ihren Beobachtungen einen ersten Schritt, die "Massenlücke" zwischen Schwarzen Löchern in unserer Milchstraße und den durch Gravitationswellen entdeckten Schwarzen Löchern zu schließen. Die Existenz eines Schwarzen Lochs mit 21 Sonnenmassen zeigt nach Ansicht von Miller-Jones und seinen Kollegen, dass die bisherigen Modelle den Massenverlust durch Sternwinde im Verlauf des Lebens massereicher Sterne überschätzen.

Quelle: ntv.de, Rainer Kayser, dpa