Hubble macht sich auf die Suche nach schwer fassbaren mittelgroßen Schwarzen Löchern

Die bisher entdeckten Schwarzen Löcher haben etwas Seltsames. Wir haben viele kleinere Schwarze Löcher mit Massen gefunden, die weniger als das Hundertfache der Sonnenmasse betragen, und viele riesige Schwarze Löcher mit Massen, die Millionen oder sogar Milliarden Mal so groß sind wie die Sonne. Aber wir haben kaum schwarze Löcher im mittleren Massenbereich gefunden, wohl nicht genug, um ihre Existenz zu bestätigen, und es ist nicht wirklich klar, warum.

Jetzt nutzen Astronomen das Hubble-Weltraumteleskop, um nach diesen fehlenden Schwarzen Löchern zu suchen. Hubble hat bereits einige Hinweise auf Schwarze Löcher in diesem mittleren Bereich gefunden und wird nun dazu verwendet, nach Beispielen innerhalb von einigen tausend Lichtjahren von der Erde zu suchen.

Es ist schwierig, diese mittelschweren Schwarzen Löcher zu entdecken, da ihre Auswirkungen auf die sie umgebenden Sterne bescheidener sind als die der riesigen supermassereichen Schwarzen Löcher, die Astronomen normalerweise beobachten. Hubble hat Ziele wie Messier 4 beobachtet, einen Kugelsternhaufen, in dem sich vermutlich ein Schwarzes Loch mit einer etwa 800-fachen Sonnenmasse befindet. Das Schwarze Loch kann nicht direkt beobachtet werden, aber seine Anwesenheit lässt sich anhand seiner subtilen Auswirkungen auf nahegelegene Sterne ableiten.

Die Forscher nutzten auch Daten von Gaia, einem Projekt zur Erstellung einer 3D-Karte der Sterne in der Milchstraße, die dazu beitrug, Informationen über die Form des Kugelsternhaufens zu liefern. Doch selbst mit diesen beiden leistungsstarken Teleskopen ist es für Forscher immer noch schwierig zu wissen, ob sie ein Schwarzes Loch oder eine Reihe weniger dichter Objekte wie Neutronensterne oder Weiße Zwerge im Blick haben.

„Anhand der neuesten Gaia- und Hubble-Daten war es nicht möglich, zwischen einer dunklen Population stellarer Überreste und einer einzelnen größeren punktförmigen Quelle zu unterscheiden“, erklärte der Hauptautor der Studie, Eduardo Vitral vom Space Telescope Science Institute eine Aussage . „Eine der möglichen Theorien ist also, dass es sich bei dieser dunklen Masse nicht um viele einzelne kleine dunkle Objekte, sondern um ein mittelgroßes Schwarzes Loch handeln könnte.“

Wenn mehrere Objekte dicht beieinander lägen, müssten sie in einer instabilen Formation zusammengepfercht werden. Die wahrscheinlichere Erklärung ist, dass es ein einzelnes Schwarzes Loch mit einer mittleren Masse gibt.

„Wir sind zuversichtlich, dass wir eine sehr kleine Region mit viel konzentrierter Masse haben“, sagte Vitral. „Sie ist etwa dreimal kleiner als die dichteste dunkle Masse, die wir zuvor in anderen Kugelsternhaufen gefunden hatten. Die Region ist kompakter als das, was wir mit numerischen Simulationen reproduzieren können, wenn wir eine Ansammlung von Schwarzen Löchern, Neutronensternen und Weißen Zwergen berücksichtigen, die im Zentrum des Clusters getrennt sind. Sie sind nicht in der Lage, eine so kompakte Massenkonzentration zu bilden.“

Das bedeutet, dass die Forscher nicht ganz sicher sein können, dass sie eines der schwer fassbaren mittleren Schwarzen Löcher gefunden haben, aber es ist eine eindeutige Möglichkeit. Und das bedeutet, dass es noch weitere spannende Forschungsarbeiten geben wird. „In der Wissenschaft geht es selten darum, in einem einzigen Moment etwas Neues zu entdecken“, sagte der Gaia-Missionswissenschaftler Timo Prusti. „Es geht darum, Schritt für Schritt zu einer Schlussfolgerung zu gelangen, und dies könnte ein Schritt hin zu der Gewissheit sein, dass Schwarze Löcher mittlerer Masse existieren.“

Die Forschung wird in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.