Kein schwarzes Loch! Chinas Ankündigung, ein schwarzes Loch mit der 70-fachen Masse der Sonne entdeckt zu haben, könnte widerlegt werden!

Erinnern Sie sich, dass chinesische Astronomen Ende November 2019 die bahnbrechende Entdeckung eines Schwarzen Lochs mit der 70-fachen Masse der Sonne bekannt gaben? Stellare Schwarze Löcher entstehen, wenn massereiche Sterne ihr Leben in einem dramatischen Kollaps beenden. Nach der Theorie der Sternentwicklung beträgt die Masse eines stellaren Schwarzen Lochs normalerweise etwa das Zehnfache der Sonnenmasse. Zuvor hatte unser Team chinesischer Astronomen am 28. November 2019 in der Fachzeitschrift Nature bekannt gegeben, dass sie ein Schwarzes Loch mit der 70-fachen Masse der Sonne entdeckt hätten. Sollte sich dies bestätigen, würde dies die gegenwärtige Sichtweise der Sternentwicklung in Frage stellen.

Die Entdeckung löste sofort theoretische Forschungen und zusätzliche Beobachtungsstudien anderer Astrophysiker aus. Ein Team von Astronomen der Universitäten Erlangen-Nürnberg und Potsdam hat das Objekt genauer unter die Lupe genommen. Sie haben herausgefunden, dass es sich dabei nicht unbedingt um ein Schwarzes Loch handeln muss, sondern um einen massereichen Neutronenstern oder sogar einen „gewöhnlichen“ Stern. Ihre Forschungsergebnisse wurden nun als Key Paper in der renommierten Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht. Das mutmaßliche Schwarze Loch wurde indirekt durch die Bewegung eines hellen Begleitsterns entdeckt, der alle etwa 80 Tage ein unsichtbares kompaktes Objekt umkreist.

Ein belgisches Team konnte anhand neuer Beobachtungen nachweisen, dass die ursprünglichen Messungen falsch interpretiert worden waren und dass die Masse des Schwarzen Lochs tatsächlich sehr unsicher war. Die wichtigste Frage ist, wie die beobachteten Doppelsternsysteme entstehen, und diese Frage ist noch immer unbeantwortet. Ein wichtiger Aspekt ist die Masse des sichtbaren Begleitsterns LSV+2225. Je massereicher der Stern ist, desto massereicher muss das Schwarze Loch sein, um die beobachtete Bewegung des hellen Sterns auszulösen, bei dem es sich vermutlich um einen normalen Stern mit der achtfachen Masse der Sonne handelt. Ein Team von Astronomen der Friedrich-Alexander-Universität Nürnberg (FAU) und der Universität Potsdam (FAU) hat Archivspektren von LS V+22 25, die mit dem Keck-Teleskop aufgenommen wurden, sorgfältig untersucht.

Astronomen sind außerdem besonders daran interessiert, die Häufigkeit chemischer Elemente auf der Oberfläche von Sternen zu untersuchen. Interessanterweise wurden die Häufigkeiten von Helium, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff ermittelt, die Abweichungen von der Standardzusammensetzung junger massereicher Sterne zeigten. Die beobachtete Oberfläche zeigt die Asche, die durch die Kernfusion von Wasserstoff entsteht, ein Prozess, der nur tief im Kern junger Sterne stattfindet und auf deren Oberfläche voraussichtlich nicht nachweisbar ist. „Auf den ersten Blick ähnelt das Spektrum tatsächlich dem eines jungen, massereichen Sterns“, sagt Andreas Irrgang, leitender Wissenschaftler der Studie und Mitglied der Dr. Karl Remeis-Sternwarte am Institut für Astronomie der FAU in Bamberg.

Allerdings erschienen uns einige Merkmale eher fragwürdig, was uns dazu veranlasste, die Archivdaten erneut zu prüfen. Die Forscher gehen davon aus, dass LSV+2 2 2 5 in der Vergangenheit mit seinem kompakten Begleitstern interagiert haben muss. Während dieser Phase des Massentransfers werden die äußeren Schichten des Sterns entfernt und der abgestreifte Heliumkern ist nun sichtbar, reich an Wasserstoffasche aus der Verbrennung. Ein heliumfreier Stern ist jedoch viel leichter als ein normaler Stern. Durch Kombination der Ergebnisse mit Messungen des Weltraumteleskops Gaia wurde festgestellt, dass die wahrscheinlichste Sternmasse lediglich das 1,1-fache der Masse unserer Sonne beträgt (mit einer Unsicherheit von ±0,5).

Die Mindestmasse eines kompakten Begleiters beträgt also nur das Zwei- bis Dreifache der Sonnenmasse. Dies lässt darauf schließen, dass es sich dabei nicht unbedingt um ein Schwarzes Loch handeln muss, sondern um einen massereichen Neutronenstern oder sogar einen „normalen“ Stern. Der Stern LS V+22 25 ist berühmt geworden, weil er möglicherweise ein massereiches schwarzes Loch als Begleiter hat. Ein genauerer Blick auf den Stern selbst offenbart jedoch, dass es sich um ein sehr interessantes Objekt handelt, denn obwohl theoretisch für heliumarme Sterne mittlere Massen vorhergesagt wurden, wurden bisher nur sehr wenige entdeckt. Sie sind daher auch Schlüsselobjekte für das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Doppelsternen.

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Bo Ke Yuan | Forschung/Von: Universität Erlangen-Nürnberg

Referenzzeitschrift: Astronomie und Astrophysik

DOI: 10.1051/0004-6361/201937343

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