Astronomen finden ungewöhnliches Objekt 19.05.2020, 07:25 Uhr

Schwarzes Loch ist mit bloßem Auge am Himmel sichtbar

Astronomen haben ein Schwarzes Loch entdeckt, das ohne Fernglas am Nachthimmel zu sehen ist. Das Objekt hat eine weitere seltene Besonderheit – und liefert Forschern so wichtige Hinweise.

Astronomen haben ein Schwarzes Loch entdeckt, das mit bloßem Auge sichtbar ist. (Symbolbild) Foto: panthermedia.net/Rastan

Astronomen haben ein Schwarzes Loch entdeckt, das mit bloßem Auge sichtbar ist. (Symbolbild)

Foto: panthermedia.net/Rastan

Schwarze Löcher gehören zu den Phänomenen, denen etwas extrem Unheimliches anhaftet. Sie sind gewissermaßen die Phantome des Weltalls: Weil seine Masse auf ein extrem kleines Volumen konzentriert ist, erzeugt ein Schwarzes Loch in seiner Umgebung eine derart starke Gravitation, dass kein Licht mehr nach außen dringen kann.

Astronomen der Europäischen Erdsternwarte (Eso) haben jetzt eine spektakuläre Entdeckung gemacht: Ein Schwarzes Loch, das der Erde näher ist, als jedes zuvor beobachtete Schwarze Loch. Nur 1.000 Lichtjahre ist das Objekt von unserem Planeten entfernt.

Schwarzes Loch: Mit bloßem Auge sichtbar

In astronomischen Maßstäben ein Katzensprung, wenn es um Phänomene wie Schwarze Löcher geht. Allerdings dürfte diese Distanz das Vorstellungsvermögen der meisten Menschen in die völlige Überforderung treiben. Denn schon ein Lichtjahr, also die Entfernung, die Sonnenlicht in einem Jahr zurücklegt, beträgt 9,46 Billionen Kilometer.

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Doch ist das Schwarze Loch, das sich im im Sternbild Telescopium befindet, immerhin nah genug, um von der Südhalbkugel der Erde aus in einer klaren Nacht ohne Fernglas oder Teleskop gesehen werden zu können. Die Eso-Forscher entdeckten das Schwarze Loch am La-Silla-Observatorium in Chile.

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Schwarzes Loch hat Begleitsterne

„Wir waren völlig überrascht, als wir feststellten, dass dies das erste Sternsystem mit einem Schwarzen Loch ist, das man mit bloßem Auge sehen kann“, so Petr Hadrava, emeritierter Wissenschaftler an der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik in Prag und Mitverfasser der Eso-Forschungsarbeit.

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„Dieses System enthält das der Erde nächstgelegene Schwarze Loch, von dem wir wissen“, erklärt der Eso-Experte Thomas Rivinius, der die im Fachmagazin „Astronomie & Astrophysik“ veröffentlichte Studie leitete.

Die Grafik zeigt, wie man sich das Schwarze Loch mit den Begleitsternen vorstellen muss. Foto: ESO/L. Calçada

Die Grafik zeigt, wie man sich das Schwarze Loch mit den Begleitsternen vorstellen muss.

Foto: ESO/L. Calçada

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Genau genommen sieht man nicht das Schwarze Loch selbst, sondern vielmehr seine beiden Begleitsterne. Das Eso-Team hatte eigentlich Doppelsterne untersuchen wollen. Bei der Analyse des Systems mit der Katalognummer HR 6819 stellten die Astronomen jedoch überrascht fest, dass sich ein dritter Himmelskörper bei den beiden Sternen befinden muss.

Das Bild zeigt die Region am Nachthimmel, in der das Schwarze Loch mit seinen beiden Begleitsternen im Sternbild Telescopium gesehen werden. Foto: ESO/Digitized Sky Survey 2 / Davide De Martin

Das Bild zeigt die Region am Nachthimmel, in der das Schwarze Loch mit seinen beiden Begleitsternen im Sternbild Telescopium gesehen werden.

Foto: ESO/Digitized Sky Survey 2 / Davide De Martin

Ein Schwarzes Loch ist ein Objekt, dessen Masse sich in einem einzigen Punkt konzentriert. Es hat eine extrem hohe Dichte und ein unendlich starkes Gravitationsfeld, die sogenannte Singularität. Durch ihre starke Gravitation wird der Raum um die Schwarzen Löcher herum gekrümmt. Albert Einstein hatte solche Raumkrümmungen mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie bereits vorausgesagt. Lichtstrahlen verlaufen in der Umgebung eines Schwarzen Lochs nicht wie normalerweise geradlinig, sondern sie werden gebogen.  Wenn die Anziehungskraft eines Objekts besonders stark ist, werden die Lichtstrahlen derart gebogen, dass sie sich auf einer Kreisbahn bewegen, die sie nicht mehr verlassen können.

Schwarze Löcher können unterschiedliche Entstehungsgeschichten haben. Wissenschaftler unterteilen sie in diese Gruppen:

  • Supermassereiche Schwarze Löcher haben eine Masse, die bis zu 1010 Sonnenmassen entspricht. Sie geben Rätsel auf, denn noch ist unbekannt, wie genau sie entstanden sind. Experten vermuten, dass sich in den meisten Galaxienzentren ein solches supermassereiches Schwarzes Loch befindet. Auch in unserer Milchstraße gibt es ein solches Schwarzes Loch. Die Objekte sind bisweilen Gas und Staubteilen umgeben, die sich zu einer rotierenden leuchtenden Scheibe verdichten: Diese Phänomene nennt man Quasare.
  • Die Stellaren Schwarzen Löcher haben eine deutlich geringere Masse, die einigen Dutzend Sonnenmassen entsprechen kann. Sie enstehen aus einer gewaltigen Sternen-Explosionen, einer Supernova. Der Kern eines explodierenden massereichen Sterns kollabiert innerhalb von Sekunden zu einem extrem massereichen Schwarzen Loch.
  • Sogenannte mittelschwere Schwarze Löcher sind bislang Theorie, sie konnten noch nicht nachgewiesen werden. Sie sollen eine Masse von einigen Hundert bis mehreren Tausend Sonnenmassen haben. Wissenschaftler haben vermuten, dass solche Objekte bei Zusammenstößen mehrerer Sterne entstanden sein könnten.

Denn einer der beiden Sterne umkreist alle 40 Tage ein unsichtbares Objekt, das mindestens die vierfache Masse unserer Sonne haben muss. „Ein unsichtbares Objekt mit einer Masse, die mindestens viermal so groß ist wie die der Sonne, kann nur ein Schwarzes Loch sein“, so Rivinius.

„Es muss Hunderte von von Millionen Schwarzer Löcher geben“

Schwarze Löcher geben nach wie vor Rätsel auf. Bislang konnten die Wissenschaftler nur einige Dutzend von ihnen in unserer Galaxie entdecken. Diese stehen fast alle in starker Interaktion mit ihrer Umgebung und geben starke Röntgenstrahlung ab, wodurch sie entdeckt werden konnten. Bei dem jetzt gefundenen Schwarzen Loch ist das nicht der Fall, es ist gewissermaßen wirklich komplett schwarz.

Diese Karte zeigt das HR 6819-System, in dem sich das Schwarze Loch befindet. Foto: ESO, IAU and Sky & Telescope

Diese Karte zeigt das HR 6819-System, in dem sich das Schwarze Loch befindet.

Foto: ESO, IAU and Sky & Telescope

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Experten vermuten, dass im Laufe der Lebenszeit unserer Milchstraße viel mehr Sterne zu Schwarzen Löchern kollabierten, als sie ihr Leben beendeten. Die Entdeckung eines stillen, unsichtbaren Schwarzen Lochs in HR 6819 gibt nun Hinweise darauf, wo sich die vielen versteckten Schwarzen Löcher in der Milchstraße befinden könnten. „Es muss Hunderte von Millionen Schwarzer Löcher geben, aber wir wissen nur von sehr wenigen. Wenn wir wissen, wonach wir suchen müssen, sollten wir besser in der Lage sein, sie zu finden“, sagt Rivinius.

Schwarzes Loch: Hinweise auf ein anderes System

Die Forscher mutmaßen, dass ihre Entdeckung Hinweise auf ein zweites System geben könnte. „Wir haben festgestellt, dass ein anderes System namens LB-1 möglicherweise eine dreifache Anordnung hat, obwohl wir sicher mehr Beobachtungen benötigen“, sagt Marianne Heida, Postdoktorandin bei Eso. „LB-1 ist etwas weiter von der Erde entfernt, aber astronomisch gesehen immer noch ziemlich nah. Das bedeutet, dass wahrscheinlich noch viel mehr dieser Systeme existieren. Indem wir sie finden und untersuchen, können wir viel über die Entstehung und Entwicklung dieser seltenen Sterne lernen, die ihr Leben mit mehr als der achtfachen Masse der Sonne beginnen und sie in einer Supernova-Explosion beenden, die ein schwarzes Loch hinterlässt.“

Ein weiteres schwarzes Loch vermuten Forscher am Rande des Sonnensystems: Es gibt Hinweise darauf, dass ein Himmelskörper jenseits des Neptun andere Objekte auf ihren Umlaufbahnen beeinflusst. Demnach müsste er eine fünf- bis 15-fache Erdmasse haben und etwa 10.000 Jahre für einen Umlauf um die Sonne brauchen. Nur: Sehen kann man das Objekt bislang nicht.

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Es könnte ein neunter bislang unbekannter Planet im Sonnensystem sein. Unter dem mysteriösen Namen „PlaneX“ oder „Planet 9“ sorgt dieser Himmelskörper für zahlreiche Spekulationen. Einer Theorie zufolge handelt es sich bei „Planet 9“ um ein sehr kleines schwarzes Loch.

Astronomen gehen davon aus, dass sich im Zentrum vieler, wenn nicht aller Galaxien ein Schwarzes Loch befindet. Das ist auch der Fall bei unserer Milchstraße. In einer Entfernung von rund 26.000 Lichtjahren befindet sich dort ein Schwarzes Loch mit einem verhältnismäßig kleinen Radius von etwa zwölf 12 Millionen Kilometern – aber mit vier Millionen mal mehr Materie als unsere Sonne hat.

Schwarzes Loch: Allgemeine Relativitätstheorie bestätigt

Erst jüngst haben Forscher die 27 Jahre lange Beobachtung eines Sterns in der Nähe dieses Schwarzen Lochs beendet. Die spezielle Bewegung des Sterns um das Schwarze Loch Sagittarius A im Zentrum unserer Galaxie bestätigt Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie: Der Stern bewegt sich in Form einer Rosette um das Schwarze Loch. Laut der Allgemeinen Relativitätstheorie drehen sich die Bahnen von Himmelskörpern um den Punkt, den sie umkreisen. Weil Umlaufbahnen keinem perfekten Kreis folgen, sondern eher in Ellipsen verlaufen, bekommen die Umlaufbahnen, wenn man sie nachzeichnen würde, nach einiger Zeit die Form einer Rosette.

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Von Peter Sieben

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