Astronomen identifizieren ein Schwarzes Loch, das sich möglicherweise sanft gebildet hat

Die gängige Meinung unter Astronomen ist, dass Schwarze Löcher – diese außergewöhnlich dichten Objekte mit einer so starken Schwerkraft, dass nicht einmal Licht entkommen kann – bei der heftigen Explosion eines massereichen sterbenden Sterns, einer sogenannten Supernova, entstehen. Es stellt sich jedoch heraus, dass einige möglicherweise auf sanftere Weise geboren werden.

Forscher haben ein Schwarzes Loch identifiziert, das offenbar durch den Zusammenbruch des Kerns eines großen Sterns im Todeskampf entstanden ist, jedoch ohne die übliche Explosion. Es wurde beobachtet, dass es gravitativ an zwei gewöhnliche Sterne gebunden war.

Schon früher wurden Schwarze Löcher beobachtet, die einen anderen Stern oder ein anderes Schwarzes Loch in sogenannten Doppelsternsystemen umkreisen. Dies ist jedoch das erste bekannte Beispiel eines Dreifachsystems mit einem Schwarzen Loch und zwei Sternen.

Dieses System befindet sich etwa 7.800 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Schwan. Ein Lichtjahr ist die Distanz, die das Licht in einem Jahr zurücklegt, nämlich 5,9 Billionen Meilen (9,5 Billionen km).

Dieses Schwarze Loch mit dem Namen V404 Cygni wurde seit seiner Bestätigung im Jahr 1992 eingehend untersucht. Früher ging man davon aus, dass es nur einen anderen Stern umkreist, doch Daten des Weltraumobservatoriums Gaia der Europäischen Weltraumorganisation zeigten, dass es stattdessen zwei Begleiter hat.

Die Forscher sagten, dass das Schwarze Loch mit einer geschätzten Masse, die neunmal größer als unsere Sonne ist, dabei ist, einen seiner Begleiter zu fressen, einen Stern, der etwa sieben Zehntel so massereich wie die Sonne ist. Dieser Stern umkreist das Schwarze Loch alle 6 1/2 Tage in einer Entfernung von nur etwa einem Siebtel der Entfernung zwischen Erde und Sonne.

Das Schwarze Loch scheint Material von diesem Stern abzusaugen, der sich im Rahmen seines natürlichen Alterungsprozesses in der sogenannten Roten-Riesen-Phase aufgeblasen hatte.

Die Forscher entdeckten einen weiteren Stern mit etwa 1,2-mal so großer Masse wie die Sonne, der gravitativ an diese beiden gebunden, aber ziemlich weit entfernt war und sie alle 70.000 Jahre in einer Entfernung umkreiste, die 3.500-mal größer war als die Entfernung zwischen Erde und Sonne.

Der Grund, warum die Forscher einen sanften Geburtsprozess des Schwarzen Lochs vermuten, ist einfach. Das Dreiersystem wäre auseinandergebrochen, sagten sie, wenn der Stern, der zu einem Schwarzen Loch wurde, explodiert wäre.

Es wird angenommen, dass ein Schwarzes Loch entsteht, wenn ein großer Stern den Kernbrennstoff in seinem Kern erschöpft und aufgrund seiner eigenen Anziehungskraft nach innen kollabiert, was eine gewaltige Explosion auslöst, die seine äußeren Schichten in den Weltraum schleudert. Der dabei entstehende zerkleinerte Kern bildet das Schwarze Loch.

Einige Astronomen haben jedoch einen anderen Weg zur Bildung eines Schwarzen Lochs vorgeschlagen, der als „direkter Kollaps“ bezeichnet wird und bei dem der Stern zusammenbricht, nachdem er seinen gesamten Treibstoff verbraucht hat, aber nicht explodiert.

„Wir nennen diese Ereignisse eine ‚gescheiterte Supernova‘. Im Grunde genommen wirkt der Gravitationskollaps einfach zu schnell, als dass die Supernova in der Lage wäre, sie auszulösen, und es kommt stattdessen zu einer Implosion – was super dramatisch und beeindruckend klingt, aber in dem Sinne „sanft“ ist, dass man keine Materie ausstößt“, sagte Massachusetts Kevin Burdge, Astronom am Institute of Technology, Hauptautor der in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Studie.

Die Forscher schätzten, dass sich die Mitglieder dieses Dreifachsystems erstmals vor etwa 4 Milliarden Jahren als gewöhnliche Sterne bildeten.

„Das Dreifachsystem hätte nicht überleben können, wenn das Schwarze Loch mit einem Geburtsstoß geboren worden wäre. Diese Entdeckung zeigt uns also, dass zumindest einige Schwarze Löcher ohne einen Stoß entstehen – was eher eine stille Implosion als eine explosive Supernova impliziert“, fügte der Caltech-Astronom hinzu Co-Autor der Studie Kareem El-Badry.

Dieses System wird nicht ewig drei Mitglieder haben, wenn man bedenkt, dass das Schwarze Loch seinen nächsten Nachbarn verschlingt. Das deutet darauf hin, dass einige bekannte Doppelsternsysteme mit einem Schwarzen Loch und einem gewöhnlichen Stern ursprünglich möglicherweise als Dreifachsystem entstanden sind, das Schwarze Loch dann jedoch einen seiner Partner verschlang.

„Die Leute haben tatsächlich vorhergesagt, dass Doppelsternsysteme von Schwarzen Löchern hauptsächlich durch dreifache Evolution entstehen könnten, aber es gab bisher nie einen direkten Beweis“, sagte El-Badry.