Astronomen haben das massereichste stellare Schwarze Loch in der Milchstraße identifiziert. Dieses Schwarze Loch wurde in den Missionsdaten entdeckt Gaia der Europäischen Weltraumorganisation, da es eine seltsame „Wackelbewegung“ des Begleitsterns verursacht, der ihn umkreist. Daten des Very Large Telescope (ESOs VLT) des European Southern Observatory und anderer bodengestützter Observatorien wurden verwendet, um die Masse des Schwarzen Lochs zu bestätigen, die nachweislich 33-mal so groß ist wie die Masse der Sonne.
Stellare Schwarze Löcher entstehen durch den Kollaps massereicher Sterne, und die zuvor in der Milchstraße entdeckten sind im Durchschnitt etwa zehnmal massereicher als die Sonne. Selbst das nächstmassereichste bekannte stellare Schwarze Loch in unserer Galaxie, Cygnus X-10, erreicht nur 1 Sonnenmassen, was diese neue Beobachtung von 21 Sonnenmassen außergewöhnlich macht.
Bemerkenswert ist, dass dieses Schwarze Loch auch extrem nah bei uns ist – nur 2000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Aquila ist es das zweite Schwarze Loch, von dem bekannt ist, dass es der Erde am nächsten ist. Es wird Gaia BH3 oder kurz BH3 genannt und wurde entdeckt, als das Team Beobachtungen von Gaia in Vorbereitung auf eine bevorstehende Datenveröffentlichung überprüfte.
„Niemand hatte damit gerechnet, dass in der Nähe ein riesiges Schwarzes Loch lauert, das noch nicht entdeckt wurde“, sagt Pasquale Panuzzo, Teilnehmer am Gaia-Projekt, ein Astronom am Pariser Observatorium, das zum französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) gehört. „Eine solche Entdeckung kann man nur einmal in seinem Forscherleben machen.“
Um ihre Entdeckung zu bestätigen, nutzten die Mitglieder des Gaia-Projekts Daten von bodengestützten Observatorien, darunter dem Ultraviolet and Visible Emission Spectrograph (UVES), der sich am VLT-Observatorium der Europäischen Weltraumorganisation in der chilenischen Atacama-Wüste befindet. Diese Beobachtungen enthüllten Schlüsseleigenschaften des Begleitsterns, die es den Astronomen zusammen mit den Gaia-Daten ermöglichten, die Masse von BH3 genau zu messen.
Astronomen haben ähnlich massereiche Schwarze Löcher außerhalb unserer Galaxie entdeckt (mit einer anderen Nachweismethode) und vermuten, dass sie durch den Kollaps von Sternen entstehen könnten, deren chemische Zusammensetzung nur sehr wenige Elemente enthält, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind. Es wird angenommen, dass diese sogenannten metallarmen Sterne im Laufe ihres Lebens weniger Masse verlieren und daher nach ihrem Tod über mehr Material verfügen, um massereiche Schwarze Löcher zu bilden. Es fehlten jedoch immer noch Beweise, die metallarme Sterne direkt mit supermassereichen Schwarzen Löchern in Verbindung bringen würden.
Die Sterne des Paares weisen tendenziell eine ähnliche Zusammensetzung auf, was bedeutet, dass der Satellit BH3 wichtige Hinweise auf den Stern enthält, der kollabiert ist und dieses außergewöhnliche Schwarze Loch entstanden ist. Die UVES-Daten zeigten, dass der Satellit ein sehr metallarmer Stern war, was darauf hindeutet, dass der Stern, der kollabierte und BH3 bildete, ebenfalls metallarm war – wie vorhergesagt.
„Aufgrund der Einzigartigkeit der Entdeckung haben wir den außergewöhnlichen Schritt unternommen, dieses Papier auf der Grundlage vorläufiger Daten für die bevorstehende Gaia-Veröffentlichung zu veröffentlichen“, sagt Co-Autorin des Papiers Elisabeth Caffau, die auch Mitglied des Gaia-Projekts am CNRS ist Observatorium in Paris. Durch den frühen Zugriff auf die Daten können andere Astronomen jetzt mit der Untersuchung des Schwarzen Lochs beginnen, ohne auf die für Ende 2025 geplante Veröffentlichung der vollständigen Daten warten zu müssen.
Weitere Beobachtungen dieses Systems könnten mehr über seine Geschichte und das Schwarze Loch selbst verraten. Beispielsweise kann das GRAVITY-Instrument am VLT-Interferometer der ESO Astronomen dabei helfen, herauszufinden, ob dieses Schwarze Loch Materie aus seiner Umgebung anzieht, und dieses faszinierende Objekt besser zu verstehen.
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