Es scheint, dass es uns endlich gelungen ist, einige der „verlorenen“ Schwarzen Löcher des Universums zu lokalisieren.
Ein Sternhaufen namens IRS 13 nahe dem Zentrum der Galaxie scheint in seinem Zentrum ein Schwarzes Loch zu beherbergen. Darüber hinaus deutet die Art und Weise, wie sich diese Sterne anhäufen und rotieren, darauf hin, dass Schwarze Löcher selten sind – im mittleren Massenbereich, zwischen Sternen mit sternähnlicher Masse und massereichen Monstern.
Solche Schwarzen Löcher mittlerer Masse werden äußerst selten gefunden, was IRS 13 an sich schon so spannend macht … aber was noch erstaunlicher ist, ist seine Lage.
Das Schwarze Loch, das sich nur 0,1 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt befindet, scheint einer der Bausteine zu sein, die das weitere Wachstum und die Entwicklung des supermassiven Schwarzen Lochs im Herzen der Milchstraße, Sagittarius A* (Sgr A*), vorantreiben. .
Dies ist ein wichtiger Beweis, der uns helfen könnte, das Wachstum von Schwarzen Löchern zu verstehen und die Lücke zwischen Sternmassen und supermassereichen Schwarzen Löchern zu schließen.
Schwarze Löcher stellen den evolutionären Endpunkt im Leben eines massereichen Sterns dar, aber die beobachteten Massen dieser Objekte sind rätselhaft.
Im Sternmassenbereich gibt es Schwarze Löcher, die durch den Kollaps (und die Verschmelzung) massereicher Sternkerne entstehen. Für ein Schwarzes Loch, das aus einem einzelnen Stern besteht, beträgt die maximale Masse etwa 80-fache Masse der Sonne.
Supermassive Schwarze Löcher haben einen Massenbereich, der nicht genau definiert ist, aber es wird allgemein angenommen, dass ihre Masse das Millionen- bis Milliardenfache der Sonnenmasse beträgt. Alles zwischen etwa 100 Sonnenmassen und 100.000 bis 1 Million Sonnenmassen ist der mittlere Massenbereich, in dem erschreckend wenige Objekte gefunden wurden.
Der Grund, warum dies schockierend ist, liegt darin, dass der evolutionäre Weg zwischen kleinen Schwarzen Löchern und großen Schwarzen Löchern leer bleibt.
Es gibt eine Lücke in der Beobachtungsstatistik zwischen Schwarzen Löchern mit Sternmasse und supermassiven Schwarzen Löchern, die nicht einfach erklärt werden kann – was bedeutet, dass wir kaum oder gar keine Hinweise auf ein Wachstum von einem Punkt zum nächsten haben.
IRS 13 erkannt Vor etwas mehr als 25 JahrenDieser Stern gibt Astronomen seit jeher Rätsel auf. Ursprünglich dachte man, es handele sich um einen einzelnen massereichen Stern. Dann wurde ein weiterer massereicher Stern entdeckt. binär. Dann Wolf-Rayet-SternEin massereicher Stern am Rande einer Supernova.
Er wurde inzwischen identifiziert Als kleine GruppeAber es bleibt ein Rätsel. Er ist Sgr A* – einem Schwarzen Loch mit der Masse von 4,3 Millionen Sonnen – so nahe, dass ein solcher Cluster seine enge Struktur nicht aufrechterhalten kann.
Ein Team um den Astrophysiker Florian Biesker von der Universität zu Köln wollte dieses Rätsel lösen und untersuchte daher die Art und Weise, wie sich die Sterne und Gasmassen im Cluster bewegen. Sie erwarteten, dass die Bewegung relativ zufällig ablaufen würde, fanden sie aber stattdessen ziemlich organisiert.
Dafür gibt es zwei mögliche Erklärungen. Der erste ist der Effekt von Sgr A*, der irgendwie die Umlaufbahnen von Objekten in IRS 13 verändert. Das Team kam jedoch zu dem Schluss, dass sich im Cluster etwas befinden muss, das ihn gravitativ intakt hält.
Sie beobachteten und modellierten, um zu sehen, ob sie bestimmen konnten, was es war. Indem sie die Bewegungen der Gruppe verfolgten, konnten sie den Ort bestimmen, an dem sich das dichte Objekt befinden könnte.
An diesem Ort beobachteten sie Röntgenstrahlen und einen Ring aus ionisiertem Gas, der sich mit etwa 130 Kilometern pro Sekunde drehte.
Mithilfe all dieser Bewegungen berechneten sie dann die Masse des Objekts in der Mitte des Rings. Wissenschaftler haben die Masse des Objekts auf etwa 30.000 Sonnenmassen geschätzt. Und es kann nur eines sein: ein Schwarzes Loch mittlerer Masse.
Zukünftige Beobachtungen mit neueren Instrumenten werden uns mehr Einblick in dieses mysteriöse Objekt geben, aber vorerst scheint diese Sammlung einen wichtigen Schritt zum Verständnis der Entwicklung von Schwarzen Löchern darzustellen.
„IRS 13 scheint der Baustein für das Wachstum unseres zentralen Schwarzen Lochs SgrA* zu sein.“ sagt Biesecker.
„Dieser prächtige Sternhaufen hat die wissenschaftliche Gemeinschaft seit seiner Entdeckung vor etwa zwanzig Jahren immer wieder überrascht. Ursprünglich wurde angenommen, dass es sich um einen ungewöhnlich schweren Stern handelt. Dank hochauflösender Daten können wir jedoch die Entstehung des Gebäudes bestätigen Block mit einem dazwischen liegenden Schwarzen Loch „Die Masse ist im Zentrum.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Astrophysikalisches Journal.