Stellare Schwarze Löcher entstehen, wenn massereiche Sterne das Ende ihres Lebenszyklus erreichen und unter ihrer eigenen Schwerkraft kollabieren. Dass es solche Schwarzen Löcher gibt, belegen unter anderem die Nachweise von Gravitationswellen, die bei der Kollision und Verschmelzung zweier solcher Schwarzer Löcher freiwerden. Doch diese massereichen Sternenrelikte direkt aufzuspüren, ist deutlich schwieriger. Weil sie unsichtbar sind, machen sich solche stellaren Schwarzen Löcher nur dann bemerkbar, wenn sie Materie – beispielsweise von einem Begleitstern – ansaugen. Dieses Material setzt dann energiereiche Röntgenstrahlung frei und verrät so die Existenz des Schwarzen Lochs. Bisher allerdings sind selbst von solchen Doppelsystemen aus Stern und aktivem Schwarzen Loch nur wenige bekannt. Noch schwieriger ist es, solche stellaren Schwarzen Löcher aufzuspüren, wenn sie inaktiv sind und keine Röntgenstrahlung von ihrem nahen Umfeld ausgeht.
Fahndung nach unsichtbaren Begleitern
“Seit mehr als zwei Jahren suchen wir nach solchen Schwarzen Löchern und Doppelsternsystemen“, sagt Co-Autorin Julia Bodensteiner von der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Garching. Für ihre Studie haben die Astronomen sich den Tarantelnebel vorgenommen, ein Gebiet in der Großen Magellanschen Wolke, in dem besonders viele massereiche Sterne und Doppelsternsysteme existieren. Auf Basis von sechs Jahren der Beobachtungsdaten vom Very Large Telescope der ESO in Chile suchten sie gezielt nach Sternen, deren Bewegungen auf das Vorhandensein eines unsichtbaren, schweren Partners hindeuteten. Mithilfe des hochauflösenden FLAMES-Spektrografen konnten die Forscher um Erstautor Tomer Shenar von der Katholischen Universität Leuven in Belgien diese Bewegungen anhand winziger Schwankungen im Lichtspektrum der Sterne identifizieren.
Bei einem der Sterne wurde das Team fündig: Ein heißer, bläulicher Stern von rund 25 Sonnenmassen ist offenbar Teil eines Doppelsternsystems mit verstecktem Partner, wie die Astronomen feststellten. Beide Partner umkreisen sich mit einer Orbitalperiode von 10,4 Tagen. “Während die Bewegung des Primärsterns im Spektrum gut erkennbar ist, konnten wir keine Signatur des zweiten Objekts in den spektralen Daten identifizieren”, berichten die Astronomen. Bei diesem Partner kann es sich daher nicht um einen normalen Stern oder ein anderes stärker strahlendes Objekt handeln. Aus den Bewegungen des sichtbaren Sterns geht aber hervor, dass sein Partner mindestens neun Sonnenmassen schwer sein muss – er liegt damit im Bereich eines kleinen stellaren Schwarzen Lochs. Nach Ansicht der Astronomen ist dies daher auch die plausibelste Erklärung für ihre Beobachtungen. “Wir haben eine Nadel im Heuhaufen gefunden”, sagt Shenar.
