Neue Klasse von Schwarzen Löchern?

Eigenartige Ausbrüche von Röntgenstrahlung, kommend von einem Schwarzen Loch, lassen eine Masse von einigen tausend Sonnen vermuten. Dadurch kann es möglicherweise zu einer neuen Klasse von Schwarzen Löchern gezählt werden.

Ein Beitrag von Claudia Michalecz. Quelle: NASA.

Die gute zeitliche Koordinierung und Regelmäßigkeit der Ausbrüche macht das Objekt zu einem der besten Kandidaten für die sogenannten intermediate-mass, übersetzt etwa Mittelgewicht, Schwarzen Löcher.

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Dieses Bild zeigt als rote Punkte Röntgenstrahlen abstrahlende Schwarze Löcher. Bei dem markierten Schwarzen Loch könnte es sich um eines aus der Gruppe der intermediate-mass Schwarzen Löcher handeln.
(Quelle: NASA)

Wissenschaftler haben gewichtige Beweise für die Existenz von stellar-mass Schwarzen Löchern, welche etwa zehnmal so massiv sind wie die Sonne. Ebenso haben sie entdeckt, dass supermassive Schwarze Löcher, die mit Milliarden von Sonnenmassen vergleichbar sind, in den Zentren der meisten Galaxien existieren. Neueste Hinweise deuten nun an, dass möglicherweise eine neue Klasse von Schwarzen Löchern zwischen diesen Extremen existiert. Sie werden intermediate-mass Schwarze Löcher genannt und sollen eine Masse vergleichbar mit tausenden Sonnen haben.

Die Wichtigkeit, die Existenz der intermediate-mass Schwarzen Löcher zu untersuchen, besteht darin, die Lücke zwischen stellar-mass und supermassiven Schwarzen Löchern zu überbrücken. So erklärt es Jifeng Liu von der Universität von Michigan in Ann Arbor. “Unsere Beobachtungen beenden zwar die Debatte nicht, aber die Entdeckung dieses Objektes ist ein bedeutender Hinweis für die Befürwortung ihrer Existenz.”

Liu und seine Kollegen benutzten das Chandra-Teleskop, um ein Schwarzes Loch in der Galaxie Messier 74 (kurz “M 74”) zu erforschen. Bei dieser Röntgenstrahlenquelle beobachteten die Forscher zirka alle zwei Stunden starke, fast periodisch vorkommende Schwankungen in der Röntgenstrahlenintensität. Dies ist ein wichtiger Hinweis, von dem auf die Masse des Schwarzen Loches geschlossen werden kann.
Das Schwarze Loch fällt außerdem in eine Klasse von so genannten ultrahellen Röntgenstrahlen (ultraluminous X-ray – ULXs). Die Eigenschaft dieser Klasse ist, dass sie zehn bis 1.000-mal mehr Röntgenstrahlenenergie ausstrahlen als Neutronensterne und stellare Schwarze Löcher.

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Röntgenbild von M 74.
(Quelle: NASA)

Chandras Entdeckung von der Beständigkeit und der langen Zeitperiode von Röntgenstrahlenschwankungen der ULX in der untersuchten Galaxie ist ein weiterer Hinweis, der gegen ein stellar-mass Schwarzes Loch spricht. Diese Schwankungen werden beispielsweise bei Änderungen in dem heißen Gas in der Umgebung des Schwarzen Loches erzeugt. Bei Schwarzen Löchern mit größerer Masse wird erwartet, dass sie über längere Perioden schwanken.

Unabhängige Beobachtungen von Schwarzen Löchern, welche Röntgenstrahlung abstrahlen, offenbarten eine Möglichkeit, die Masse des untersuchten Objektes in M 74 zu bestimmen. Im Bereich der untersuchten Schwarzen Löcher waren Massen von zehn bis zwölf Millionen Sonnenmassen vertreten. Es offenbarte sich eine Beziehung zwischen der Zeitskala der Schwingung und der Masse der Schwarzen Löcher. Bei Verwendung dieser Ergebnisse sagt die beobachtete Zwei-Stunden-Schwingung eine Masse von etwa 10.000 Sonnen voraus.

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