ESO/L. Calçada
Bereits im Jahr 2020 entdeckten Astronomen nur 1.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ein ungewöhnliches Sternensystem. Zwei verschiedene Teams waren sich jedoch nicht einig über die Natur des Systems, das HR 6819 genannt wurde. Ein Team argumentierte, dass es sich um eine trinäre Gruppierung mit zwei Sternen handelte, die ein Schwarzes Loch umkreisen. Das andere Team dachte, die Eigenschaften von HR 6819 könnten genauso gut durch ein Zwei-Sterne-System ohne Schwarzes Loch erklärt werden.
Um das Problem zu lösen, arbeiteten die beiden Gruppen zusammen, um zusätzliche Beobachtungsdaten zu sammeln. Das Ergebnis: HR 6819 ist in der Tat ein binäres System ohne Schwarzes Loch, laut einem neuen Artikel, der in der Zeitschrift Astronomy and Astrophysics veröffentlicht wurde. Aber HR 6819 ist nichtsdestotrotz eine Seltenheit: Astronomen haben das Doppelsternsystem eingefangen, kurz nachdem ein Stern seinen Partner seiner Atmosphäre beraubt hatte, in einem Prozess, der als „stellarer Vampirismus“ bekannt ist.
Wie wir bereits berichtet haben, glauben Wissenschaftler, dass es weit mehr Schwarze Löcher im Universum gibt, als wir bisher entdeckt haben – angesichts des Alters unseres Universums wahrscheinlich Hunderte Millionen von ihnen. Wir haben so wenige Schwarze Löcher entdeckt, weil wir sie nicht direkt beobachten können, sondern nur aus ihrer Wirkung auf die umgebende Materie auf ihre Anwesenheit schließen können. Die Gravitationseffekte eines Schwarzen Lochs können beispielsweise die Umlaufbahnen naher Sterne beeinflussen, oder einfallende Materie kann eine Akkretionsscheibe aus heißem Gas bilden, die das Schwarze Loch schnell umkreist und starke Röntgenstrahlen aussendet. Oder ein unglücklicher Stern kommt einem Schwarzen Loch zu nahe und wird für seine Mühe auseinandergerissen, wobei die einfallenden Überreste ebenfalls beschleunigt und erhitzt werden, um Röntgenstrahlen in den Weltraum zu emittieren.
Aber die meisten Schwarzen Löcher sind tatsächlich leise und daher sehr schwer zu entdecken. Astronomen glaubten, dass die Entdeckung von HR 6819 im Jahr 2020 nützliche Hinweise darauf lieferte, wo sich zumindest einige der wirklich dunklen Schwarzen Löcher verstecken könnten.
Forscher des European Space Observatory hatten eine Studie über Doppelsternsysteme durchgeführt, und HR 6819 wurde in ihre Beobachtungsdatenerfassung aufgenommen, da es sich anscheinend um ein solches System handelte. Aber bei der Überprüfung ihrer Daten fanden die Astronomen Hinweise auf ein unerwartetes drittes Objekt im System: ein Schwarzes Loch, das sich zuvor der Entdeckung entzogen hatte.
In einem trinären Sternensystem umkreisen sich zwei der Sterne als Doppelsternpaar, während der dritte Stern das Paar in größerer Entfernung umkreist. Dies stellt sicher, dass das System stabil ist, denn wenn die innere und die äußere Umlaufbahn gleich groß wären, würde einer der Sterne schließlich aus dem System herausgeschleudert werden. Im Fall von HR 6819 schien einer der beiden sichtbaren Sterne alle 40 Tage ein unsichtbares Objekt zu umkreisen, während der andere sichtbare Stern weiter entfernt kreiste. Durch die Untersuchung der Umlaufbahn des Sterns im inneren Paar schloss das Team auf die Anwesenheit des potenziellen Schwarzen Lochs und berechnete auch seine wahrscheinliche Masse.
ESO, IAU und Sky & Telescope
Eine zweite Analyse der in diesem Jahr von anderen Forschern veröffentlichten Daten kam jedoch zu dem Schluss, dass HR 6819 tatsächlich ein binäres System sein könnte. Laut der Analyse hatten die beiden Sterne beide 40-Tage-Umlaufbahnen und es gab schließlich kein Schwarzes Loch im Zentrum. In diesem Fall hätte einer der Sterne einen großen Teil seiner Masse an seinen Partner verloren.
Um das Problem zu lösen, beschlossen die beiden Gruppen, zusammenzuarbeiten und neue Beobachtungsdaten mit dem Very Large Telescope (VLT) und dem Very Large Telescope Interferometer (VLTI) des European Space Observatory zu sammeln. „Wir waren uns einig, dass es zwei Lichtquellen im System gibt“, sagte Co-Autor Thomas Rivinius, ein in Chile ansässiger ESO-Astronom. Er war Teil des Teams, das bereits 2020 vermutete, dass HR 6819 ein trinäres System mit einem schwarzen Loch sein könnte. „Die Frage war also, ob sie sich eng umkreisen, wie im Szenario der gestrippten Sterne, oder weit voneinander entfernt sind, wie im Szenario des Schwarzen Lochs.“
Die Daten zeigten, dass Letzteres der Fall war: Die höhere Auflösung des VLT zeigte, dass die beiden Sterne nur ein Drittel der Entfernung zwischen Erde und Sonne voneinander entfernt waren. Es gab keinen hellen Begleitstern mit einer breiteren Umlaufbahn und kein Schwarzes Loch.
„Unsere bisher beste Interpretation ist, dass wir dieses Doppelsternsystem in einem Moment eingefangen haben, kurz nachdem einer der Sterne die Atmosphäre von seinem Begleitstern abgesaugt hatte“, sagte Co-Autorin Julia Bodensteiner, eine ESO-Stipendiatin in Deutschland. „Das ist ein weit verbreitetes Phänomen in engen binären Systemen, die in der Presse manchmal als „stellarer Vampirismus“ bezeichnet werden. Während dem Spenderstern ein Teil seines Materials abgenommen wurde, begann sich der Empfängerstern schneller zu drehen.”
Ein Beispiel für stellaren Vampirismus ist an sich schon ein aufregender Befund, da diese Phase der stellaren Evolution relativ kurz und daher sehr schwer zu erkennen ist. Eine weitere Untersuchung von HR 6819 könnte Aufschluss darüber geben, wie stellarer Vampirismus die Entwicklung massereicher Sterne beeinflussen kann. Und obwohl das fehlende Schwarze Loch eine Enttäuschung ist, bleibt Rivinius zuversichtlich, dass Astronomen schließlich die Dutzende bis Hunderte Millionen Schwarzer Löcher entdecken werden, von denen sie vermuten, dass sie in unserer Galaxie lauern.
DOI: Astronomy and Astrophysics, 2022. 10.1051/0004-6361/202143004 (Über DOIs).
Ein Team fand ein Schwarzes Loch, das andere stellte seine Ergebnisse in Frage. Dies ist die Geschichte, wie sie zusammenkamen, um herauszufinden, wer Recht hatte.