Seit den 1980er Jahren untersuchen Wissenschaftler die supermassereichen Schwarzen Löcher, die im Zentrum der massereichsten Galaxien des Universums liegen. Im April 2019 veröffentlichte die Event Horizon Telescope (EHT)-Kollaboration das allererste Bild eines supermassereichen Schwarzen Lochs.
Diese Beobachtungen bieten die Möglichkeit, die Gesetze der Physik unter den extremsten Bedingungen zu testen und einen Einblick in die Kräfte zu geben, die das Universum geformt haben.
In einer kürzlich durchgeführten Studie stützte sich ein internationales Team von Wissenschaftlern auf Daten des Gaia-Observatoriums, um einen sonnenähnlichen Stern mit seltsamen Umlaufbahneigenschaften zu beobachten. Aufgrund der Art seiner Umlaufbahn sind Wissenschaftler zu dem Schluss gekommen, dass es Teil eines binären Systems mit einem Schwarzen Loch sein muss.
Damit ist das Schwarze Loch dem Sonnensystem am nächsten (480 Parsec) und deutet auf die Existenz einer bedeutenden Population ruhender Schwarzer Löcher in unserer Galaxie hin.
Die Gaia-Mission hat fast ein Jahrzehnt damit verbracht, die Positionen, Entfernungen und Eigenbewegungen von fast 1 Milliarde astronomischer Objekte wie Sterne, Planeten, Kometen, Asteroiden und Galaxien zu messen.
Durch die Verfolgung der Bewegung von Objekten im Orbit um das Zentrum der Milchstraße (eine Technik, die als Astrometrie bekannt ist) zielt die Gaia-Mission darauf ab, den genauesten kosmischen 3D-Katalog zu erstellen, der jemals erstellt wurde.
Für ihre Zwecke untersuchten Astronomen alle 168.065 Sterne in Gaia Data Release 3 (GDR3), von denen angenommen wurde, dass sie Zwei-Körper-Umlaufbahnen haben.
Ihre Analyse ergab einen besonders vielversprechenden Kandidaten vom G-Typ (gelber Stern) mit der Bezeichnung Gaia DR3 4373465352415301632 – für ihre Zwecke bezeichnete das Team ihn als Gaia BH1. Basierend auf der beobachteten Umlaufbahnbewegung haben Astronomen festgestellt, dass dieser Stern ein schwarzes Loch als Begleiter haben muss.
Die Gaia-Daten begrenzen die Bewegung des Sterns am Himmel, während er das Schwarze Loch umkreist. Die Größe der Umlaufbahn und ihre Periode geben uns eine Grenze für die Masse ihres unsichtbaren Begleiters - etwa 10 Sonnenmassen “, sagen die Wissenschaftler.
Um ihre Beobachtungen zu bestätigen, analysierte das Team die Radialgeschwindigkeitsmessungen von Gaia BH1 von mehreren Teleskopen. Diese anschließenden Beobachtungen bestätigten die Orbitallösung von Gaia BH1 und dass sich der Begleiter mit einer Masse von etwa 10 Sonnenmassen auf derselben Umlaufbahn wie der Stern befindet.
Der Fund könnte das erste Schwarze Loch in der Milchstraße darstellen, das aufgrund seiner Röntgenstrahlung oder anderer energetischer Freisetzungen nicht beobachtet wurde.
Modelle sagen voraus, dass die Milchstraße etwa 100 Millionen Schwarze Löcher enthält. Aber wir haben nur etwa 20 von ihnen beobachtet. Alle vorherigen, die wir beobachtet haben, befinden sich in Röntgendoppelsternen: Das Schwarze Loch verschlingt einen Begleitstern und leuchtet hell in Röntgenstrahlen “, sagen die Wissenschaftler.
Aber das ist nur die Spitze des Eisbergs: Die Galaxie könnte eine viel größere Population von Schwarzen Löchern beherbergen, die in weiter entfernten binären Systemen versteckt sind. Die Entdeckung von Gaia BH1 wirft Licht auf diese Population.
Wenn sich die Daten bestätigen, könnte dies bedeuten, dass es in der Milchstraße eine große Population ruhender Schwarzer Löcher gibt. Dies bezieht sich auf Schwarze Löcher, die von hellen Scheiben, Strahlungsausbrüchen oder Ultrageschwindigkeitsjets, die von ihren Polen ausgehen (wie es häufig bei Quasaren der Fall ist), nicht sichtbar sind.
Wenn diese Objekte überall in unserer Galaxie sind, könnten die Auswirkungen auf die stellare und galaktische Entwicklung tiefgreifend sein. Es ist jedoch möglich, dass dieses spezielle ruhende Schwarze Loch eine Ausnahme darstellt und nicht auf eine große Population hinweist.
Um ihre Ergebnisse zu testen, freuen sich die Wissenschaftler auf die noch ausstehende Veröffentlichung der Daten von Gaia 4, die alle Daten enthalten werden, die während der fünfjährigen nominalen Mission (DDR 4) gesammelt wurden.
Diese Version wird hochmoderne astrometrische, photometrische und radiale Geschwindigkeitskataloge für alle beobachteten Sterne, Doppelsysteme, Galaxien und Exoplaneten enthalten. Die fünfte und letzte Version (GDR 5) wird nominale und erweiterte Missionsdaten (volle 10 Jahre) enthalten.
Astronomen haben berechnet, dass die nächste Veröffentlichung von Gaia-Daten Dutzende von Gaia BH1-ähnlichen Systemen entdecken wird.
Die Studie wurde im arxiv.org-Repository veröffentlicht.
2022-09-20 16:40:18
Autor: Vitalii Babkin