Ein stellares Schwarzes Loch, entstanden aus einem Stern – erstmals haben Astronomen so ein Objekt im All allein aufgrund seiner Bewegung nachgewiesen, wie Forscherinnen und Forscher im Wissenschaftsmagazin Nature (Liu et al., 2019) berichten.

Das Schwarze Loch bildet ein weites Doppelsystem mit einem normalen Stern. Mit der siebzigfachen Masse unserer Sonne sei das 15.000 Lichtjahre entfernte Objekt LB-1 ungewöhnlich groß. Schwarze Löcher mit einer derart großen Masse sollte es in unserer Milchstraße gemäß den theoretischen Modellen der Sternentwicklung eigentlich nicht geben, schreiben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.

"Extrem massereiche Sterne mit der für unsere Galaxie typischen chemischen Zusammensetzung verlieren am Ende ihrer Existenz einen großen Teil ihrer Masse durch starke Sternwinde ins Weltall", erläuterte der Leiter des Forscherteams, Jifeng Liu von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Daher sollten bei Supernovaexplosionen in der Milchstraße maximal Schwarze Löcher mit bis zu 35 Sonnenmassen entstehen – die große Masse von LB-1 erscheint daher zunächst rätselhaft.

Alle bislang in der Milchstraße, unser Heimatgalaxie, nachgewiesenen stellaren Schwarzen Löcher haben sich durch Röntgenstrahlung verraten: Sie bilden enge Doppelsysteme mit normalen Sternen und entreißen diesen Materie – die sich beim Einfall in das Schwarze Loch aufheizt und Röntgenstrahlung aussendet. Mit einer Masse von maximal 30 Sonnenmassen entsprechen diese etwa zwei Dutzend Objekte den Erwartungen der Astronomen. Doch Materie aufsammelnde Schwarze Löcher sind die Ausnahme – die meisten stellaren Schwarzen Löcher, von denen es etwa 100 Millionen in der Milchstraße geben sollte, sind zu weit von anderen Sternen entfernt, um Materie aufsaugen zu können, und bleiben damit unsichtbar.

Liu und seine Kollegen haben LB-1 im Rahmen eines Beobachtungsprojekts mit dem Teleskop Lamost (Large Aperture Multi-Object Spectroscopic Telescope) aufgespürt, dem mit einer Öffnung von vier Metern größten optischen Teleskop in China. Mit diesem Spezialinstrument überwachen die Forscherinnen und Forscher seit 2016 die Spektren von 3.000 Sternen auf der Suche nach unsichtbaren Begleitern: Mit ihrer Anziehungskraft zerren diese Begleiter an den Sternen, versetzen sie in Bewegung und verraten sich so über den Dopplereffekt. Detaillierte Nachbeobachtungen mit anderen Großteleskopen bestätigten die überraschend große Masse des Schwarzen Lochs LB-1.

In den vergangenen Jahren konnten Astronomen zwar mit den großen Gravitationswellendetektoren ebenfalls stellare Schwarze Löcher mit vergleichbar großen Massen nachweisen. Doch diese befinden sich in Milliarden Lichtjahren Entfernung – und damit in einer kosmischen Epoche mit weniger schweren Elementen als in der heutigen Milchstraße. In dieser Epoche konnten sich erheblich massereichere Sterne bilden. Der überraschende Nachweis eines derart massereichen Objekts in unserer Milchstraße stelle jedoch "eine Herausforderung für die Modelle der Sternentwicklung dar", betonen Liu und sein Team. Möglicherweise sei LB-1 nicht durch den Kollaps eines einzelnen Sterns entstanden, sondern durch die Verschmelzung zweier Sterne mit jeweils etwa 35 Sonnenmassen – und damit in Einklang mit der Theorie.

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