Im nächsten großen galaktischen Nachbarn der Milchstraße wurde ein seltenes schwarzes Loch als „fehlendes Glied“ gefunden, wie eine neue Studie enthüllt.
Astronomen sagen, dass das Schwarze Loch eine „Zwischenmasse“ hat und die seltene dritte Art von Schwarzen Löchern ist, die erst kürzlich ans Licht gekommen ist.
Das als „anders als alle anderen“ beschriebene Schwarze Loch wurde in einem Sternhaufen namens B023-G078 in der Andromeda-Galaxie gefunden.
Andromeda, auch bekannt als Messier 31 oder M31, ist die nächste große Spiralgalaxie unserer Galaxie, der Milchstraße.
Dieses neu entdeckte Schwarze Loch hat eine 100.000-mal größere Masse als unsere Sonne und ist damit kleiner als Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien (supermassereiche Schwarze Löcher), aber größer als Schwarze Löcher, die entstehen, wenn Sterne explodieren (stellare Schwarze Löcher).
Eine Theorie besagt, dass Schwarze Löcher mittlerer Masse die Keime sein könnten, aus denen supermassereiche Schwarze Löcher wachsen.
Das Schwarze Loch wurde versteckt in B023-G078 gefunden, einem riesigen Sternhaufen in Andromeda mit einer Sonnenmasse von 6,2 Millionen. Das linke Feld zeigt ein Weitwinkelbild von M31 mit dem roten Kästchen und dem Einschub, der die Position und das Bild von B023-G78 zeigt, wo das Schwarze Loch gefunden wurde
Andromeda ist die nächste große Galaxie zu unserer eigenen Milchstraße. Das diffuse Licht von Andromeda wird durch die Hunderte von Milliarden Sternen verursacht, aus denen es besteht. Die verschiedenen Sterne, die das Bild von Andromeda umgeben, sind eigentlich Sterne in unserer Galaxie, die sich deutlich vor dem Hintergrundobjekt befinden
Die neue Studie, die im Astrophysical Journal veröffentlicht wurde, basierte auf Daten des Nahinfrarot-Integralfeld-Spektrographen (NIFS) am Gemini North-Teleskop auf Hawaii.
Astronomen messen die Masse eines Schwarzen Lochs, indem sie die Bewegung des umherwirbelnden Gases und Staubs verfolgen.
Dies kann bei vielen Wellenlängen erfolgen, beispielsweise durch Messen der Positionen von Sternen, die bei optischen Wellenlängen in der Nähe eines Schwarzen Lochs kreisen.
Der Studienautor Anil Seth, außerordentlicher Professor für Astronomie an der University of Utah, sagte, der Fund fülle eine Lücke zwischen den sehr großen und den sehr kleinen Schwarzen Löchern, von denen bekannt ist, dass sie existieren.
“Wir haben sehr gute Nachweise der größten Schwarzen Löcher mit stellarer Masse, die bis zu 100 Mal so groß sind wie unsere Sonne, und von supermassereichen Schwarzen Löchern in den Zentren von Galaxien, die Millionen Mal so groß sind wie unsere Sonne”, sagte er.
„Aber dazwischen gibt es keine Maße für Schwarz – das ist eine große Lücke. Diese Entdeckung füllt die Lücke.“
Die Studie basierte auf Daten des Nahinfrarot-Integralfeld-Spektrographen (NIFS, abgebildet) am Gemini North-Teleskop auf Hawaii
Auf der rechten Seite dieses Bildes ist das Gemini Observatorium auf der Spitze des Vulkans Mauna Kea zu sehen. Im Hintergrund ist das Kanada-Frankreich-Hawaii-Teleskop zu sehen
Das Schwarze Loch wurde versteckt in B023-G078 gefunden, einem riesigen Sternhaufen in Andromeda mit einer Sonnenmasse von 6,2 Millionen.
Lange Zeit für einen Kugelsternhaufen gehalten, argumentieren die Forscher, dass B023-G078 stattdessen ein abgestreifter Kern ist – ein Überbleibsel einer kleinen Galaxie, die in eine größere fiel und deren äußere Sterne durch Gravitationskräfte abgetragen wurden.
Was zurückbleibt, ist ein winziger, dichter Kern, der die größere Galaxie umkreist, und im Zentrum dieses Kerns ein Schwarzes Loch.
“Zuvor haben wir große Schwarze Löcher in massiven, abgestreiften Kernen gefunden, die viel größer als B023-G078 sind”, sagte Hauptautorin Renuka Pechetti von der Liverpool John Moores University.
„Wir wussten, dass es kleinere Schwarze Löcher in Kernen mit geringerer Masse geben muss, aber es gab nie direkte Beweise.
“Ich denke, das ist ein ziemlich klarer Fall, dass wir endlich eines dieser Objekte gefunden haben.”
Ein Kugelsternhaufen hat ein charakteristisches Lichtprofil, das in der Nähe des Zentrums dieselbe Form hat wie in den äußeren Regionen.
Aber B023-G078 ist anders – das Licht in der Mitte ist rund und wird nach außen hin flacher.
Die chemische Zusammensetzung der Sterne ändert sich ebenfalls, mit mehr schweren Elementen in den Sternen in der Mitte als in den Sternen am Rand des Objekts.
“Kugelsternhaufen bilden sich grundsätzlich gleichzeitig”, sagte Professor Seth.
„Im Gegensatz dazu können diese abgestreiften Kerne wiederholte Entstehungsepisoden haben, bei denen Gas in das Zentrum der Galaxie fällt und Sterne bildet.
„Und andere Sternhaufen können durch die Gravitationskräfte der Galaxie ins Zentrum gezogen werden.
„Es ist eine Art Müllhalde für ein paar verschiedene Sachen. Sterne in abgestreiften Kernen sind also komplizierter als in Kugelsternhaufen. Und das haben wir in B023-G078 gesehen.“
Die Forscher hoffen, mehr abgestreifte Kerne zu beobachten, die möglicherweise mehr Schwarze Löcher mittlerer Masse enthalten.
Im September 2020 berichteten Forscher in Australien, die im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit zur Untersuchung von Gravitationswellen arbeiten, über die erste direkte Beobachtung eines Schwarzen Lochs mittlerer Masse.
Es ist etwa 150 Mal schwerer als unsere Sonne und entstand aus der Verschmelzung zweier kleinerer (aber immer noch sehr großer) Schwarzer Löcher in 17 Milliarden Lichtjahren Entfernung.