Ihre gigantischen Massen krümmen den Raum so stark, dass nicht einmal das Licht entkommen kann: Schwarze Löcher stehen wegen ihrer spektakulären Merkmale schon lange im Fokus der Astrophysik. Was sie so spannend macht, sorgt dabei allerdings auch für große Herausforderungen bei der Erforschung: Durch ihren “finsteren” Charakter lassen sie sich nur schwer nachweisen. Sie machen sich allerdings durch bestimmte Effekte auf Raum und Materie bemerkbar. Dadurch wurden auch bereits Rückschlüsse auf die Massen von Schwarzen Löchern möglich. Man ordnet sie dabei drei Kategorien zu: kleine und mittlere Schwarze Löcher sowie die absoluten Gravitationsgiganten – supermassereiche Schwarze Löcher mit Millionen bis Milliarden von Sonnenmassen.
Fahndung nach „Tätern“
Besonders schwer zu entdecken sind die kleinen Vertreter, die manchmal nur um die zehn Sonnenmassen oder weniger besitzen. Vor allem wurden diese „stellaren“ Schwarzen Löcher bisher nur selten außerhalb unserer Milchstraße aufgespürt. Dabei verrieten sie sich meist durch Röntgenlicht, das sie beim Verschlucken von Materie aussendeten, oder auch durch Gravitationswellen, die bei der Kollision von Schwarzen Löchern untereinander oder mit Neutronensternen entstehen. Die meisten Schwarzen Löcher mit Sternmasse zeigen sich aber nicht auf diese Weise und bleiben deshalb verborgen. Deshalb hat das internationale Forscherteam nun die Möglichkeit ausgelotet, extragalaktische Schwarze Löcher über ein dynamisches Nachweisverfahren – anhand von Bewegungsmustern – nachzuweisen. „Wenn Schwarze Löcher ein System mit einem Stern bilden, beeinflussen sie dessen Lauf auf subtile, aber nachweisbare Art, sodass wir sie mit hochentwickelten Instrumenten finden können“, erklärt Co-Autor Stefan Dreizler von der Universität Göttingen das Grundprinzip des Ansatzes.
Die Wissenschaftler nahmen im Rahmen ihrer Untersuchungen den aus Tausenden von Sternen bestehenden Haufen NGC 1850 ins Visier. Er befindet sich in einer Entfernung von etwa 160.000 Lichtjahren von uns in der Großen Magellanschen Wolke – einer Nachbargalaxie der Milchstraße. Zum Einsatz kam der Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile. Die Forscher nutzten das Instrument, um die Spektren von Tausenden von Sternen in dem Haufen gleichzeitig zu analysieren. „Ähnlich wie Sherlock Holmes, der eine kriminelle Organisation anhand ihrer Taten aufspürt, betrachten wir jeden einzelnen Stern in diesem Haufen mit einer Lupe in der Hand und versuchen, Hinweise für die Existenz von Schwarzen Löchern zu finden, ohne sie jedoch direkt zu sehen“, verdeutlicht Erstautorin Sara Saracino von der Liverpool John Moores University den Ansatz.
