Wissenschaft

Tausende Schwarze Löcher könnten im Zentrum der Milchstraße lauern

Die Entdeckung könnte Wissenschaftlern dabei helfen, mehr über Gravitationswellen zu erfahren. Dienstag, 10 April

Von Sarah Gibbens

Im Zentrum unserer Galaxie wurde ein Haufen Schwarzer Löcher gefunden – eine Entdeckung, die auf einen noch weit größeren Bestand dieser Phänomene im Rest der Milchstraße hindeuten könnte. Zudem bietet der Fund gewissermaßen eine neue Testumgebung, um die Wellen in der Raumzeit – die sogenannten Gravitationswellen – besser zu verstehen.

Schon seit Jahren wissen Forscher, dass mitten in unserer Galaxie ein gewaltiges Schwarzes Loch lauert. Das kompakte Objekt mit der Bezeichnung Sagittarius A* (Sgr A*) ist mehr als vier Millionen Mal so massereich wie unsere Sonne, konzentriert sich aber auf einen Bereich, der nicht größer ist als der Abstand zwischen Erde und Sonne.

Schon länger haben Wissenschaftler vermutet, dass sich bis zu 20.000 kleinere Schwarze Löcher auf Umlaufbahnen um das galaktische Zentrum bewegen könnten. Aber wie der Name schon sagt, sind Schwarze Löcher nicht gerade einfach zu entdecken und zu beobachten.

Um dieses Hindernis zu überwinden, hat sich ein Team von Astronomen auf die Suche nach Doppelsternen gemacht – und zwar nach solchen, die aus einem Schwarzen Loch und einem Stern bestehen. In solchen Fällen wird die Materie des Sterns in seinen besonders dichten Partner gezogen. Dabei bildet das umherwirbelnde Gas des Sterns eine sogenannte Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch herum. Diese heiße Scheibe aus Gas und Staub sondert Röntgenstrahlung ab und kann dadurch entdeckt werden.

„Sie sind nur die Spitze des Eisbergs“, sagt Chuck Hailey, ein Astrophysiker am Columbia Astrophysics Lab und Hauptautor der Studie, die in „Nature“ veröffentlicht wurde. „Aber wir haben nur eine Möglichkeit, um diese Schwarzen Löcher zu finden, und zwar indem wir nach dieser Leuchtspur suchen.“

TAUSENDE MEHR?

Das Team suchte nach Doppelsternen mit Schwarzen Löchern in maximal drei Lichtjahren Entfernung zu Sgr A*, die sich auf eine Art bewegen, die vermuten lässt, dass sie in ihren supermassereichen Cousin stürzen.

„Über einen sehr langen Zeitraum hinweg ist zu erwarten, dass diese Schwarzen Löcher auf das Supermassereiche Schwarze Loch einregnen, wenn sie in einer Umlaufbahn darum herum gefangen werden“, sagt Hailey.

Astronomen vermuten, dass sich mehr Schwarze Löcher um das galaktische Zentrum herum versammeln als im Rest der Galaxie zu finden sind. Basierend auf den neuen Entdeckungen vermuten die Studienautoren, dass es in der Milchstraße bis zu 500 Doppelsterne mit Schwarzen Löchern gibt und bis zu 10.000 Schwarze Löcher insgesamt.

Auf diese Zahlen kamen sie aufgrund der Annahme, dass jene Schwarze Löcher mit einer Akkretionsscheibe nur ein Bruchteil der tatsächlich vorhandenen Schwarzen Löcher sein müssen.

„Stellen Sie sich vor, Sie wären auf einem Football-Feld und hätten einen Haufen 100-Watt-Glühbirnen und 10-Watt-Glühbirnen“, sagt Hailey. Jetzt verteilt man diese Glühbirnen in einer Entfernung von 1600 Metern. „Sie könnten die 100-Watt-Birnen immer noch sehen, aber die 10-Watt-Birnen vielleicht nicht mehr. Aber wenn man das Verhältnis der Glühbirnen auf dem Football-Feld kennt, kann man herausfinden, wie viele schwache Birnen man aus 1600 Metern Entfernung übersehen hat.“

Diese Schlussfolgerung bezieht sich auf eine Theorie, der zufolge 1 von 20 Schwarzen Löchern sich an einen Stern heftet. Aber selbst, wenn dieses Verhältnis nicht ganz akkurat sein sollte, gibt es in der Galaxie Hailey zufolge wahrscheinlich deutlich mehr Schwarze Löcher als jene 60, die wir bisher entdeckt haben.

„Nehmen wir mal an, die Theorie ist falsch, selbst wenn sie es nur um den Faktor zwei oder drei wäre“, sagt er. „Das nehmen wir. Selbst wenn es da draußen nur tausend Stück gibt, wäre das immer noch spektakulär im Vergleich dazu, dass man keine gefunden hat.“

VON SCHWARZEN LÖCHERN LERNEN

Im Zentrum der Milchstraße befindet sich das nächstgelegen Schwarze Loch, das Wissenschaftler untersuchen können. Der Bereich ist außerdem das beste Labor, um zu testen, wie sich Objekte im Weltall verhalten, die vergleichsweise dicht aneinandergedrängt existieren.

Hailey zufolge wird sich der Fund wohl auch für die Wissenschaftler als hilfreich erweisen, die Gravitationswellen erforschen – jene Wellen in der Raumzeit, die durch große kosmische Ereignisse entstehen, beispielsweise durch die Kollision massereicher Objekte. Wenn man weiß, wie viele Schwarze Löcher es da draußen gibt, kann das Wissenschaftlern dabei helfen vorherzusagen, welche Gravitationswellen von Schwarzen Löchern ausgehen und wie sie entstehen.

Alles, was die Astrophysik braucht, befinde sich im Zentrum der Galaxie, so Hailey.

 

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