Im Herzen von Omega Centauri, einem der massereichsten Sternhaufen der MilchstraĂźe, hat ein unsichtbares Objekt endlich seine Anwesenheit verraten.
Dank mehr als zwanzig Jahre Hubble-Beobachtungen, ergänzt durch James Webb, haben Astronomen das erste bestätigte stellare Schwarze Loch in dieser extrem dichten Umgebung identifiziert.
Dieser Kugelsternhaufen vereint etwa 10 Millionen durch die Schwerkraft gebundene Sterne, in einer Entfernung von fast 18.000 Lichtjahren von der Erde. Die Modelle sagen jedoch voraus, dass er auch fast 10.000 kleine Schwarze Löcher beherbergen sollte. Bisher blieben diese Überreste toter Sterne inmitten dieser leuchtenden Menge fast unmöglich zu unterscheiden.
Das neue Objekt mit dem Namen oMEGACat BH-2 wurde nicht durch Röntgenstrahlen oder Radioemissionen entdeckt. Die Forscher verfolgten die winzige Bewegung eines sichtbaren Sterns. Seine Bahn zeigte, dass er einen dunklen Begleiter umkreiste, der massereich genug war, um nur ein stellare Schwarzes Loch zu sein.
Die Messungen beruhen auf Aufnahmen von Hubble zwischen 2002 und 2023, die mit den Infrarotfähigkeiten von James Webb verfeinert wurden. Diese Kombination ermöglichte es, die Position des Sterns mit einer Genauigkeit von weniger als einem Pixel zu verfolgen. Die Astronomen konnten so einen bedeutenden Teil seiner Umlaufbahn um das unsichtbare Objekt rekonstruieren.
Die Masse des Schwarzen Lochs beträgt etwa das 4,46-fache der Sonnenmasse. Sein Begleitstern hat nur 0,78 Sonnenmassen. Eine frühere Studie hatte eher einen Neutronenstern in Betracht gezogen, aber die neue Schätzung schließt diese Möglichkeit aus. Das dunkle Objekt ist zu schwer, um zu dieser Kategorie von Sternenresten zu gehören.
Zusammengesetztes Bild von ω Cen aus HST-Aufnahmen.
Links: Position des sichtbaren Sterns relativ zum Zentrum des Haufens (J. Anderson & RP van der Marel 2010 ; M. Häberle et al. 2024b ).
Rechts: Nahaufnahme des sichtbaren Sterns und seiner Nachbarn, darunter ein heller Stern des horizontalen Asts etwa 1″ nordwestlich.
Bildnachweis: ESA/Hubble, NASA, Maximilian Häberle (MPIA).
Omega Centauri enthält wenig schwere Elemente, eine Eigenschaft, die im Allgemeinen die Bildung massereicherer Schwarzer Löcher begünstigt. oMEGACat BH-2 liegt daher unter den erwarteten Werten.
Das Paar weist eine weitere Besonderheit auf: Der Stern vollendet einen Umlauf in etwa 94 Jahren. Es handelt sich um die längste bekannte Umlaufzeit für ein Doppelsystem mit einem Schwarzen Loch. Die beiden Objekte sind wahrscheinlich nicht gemeinsam entstanden, sondern haben sich aufgrund der gravitativen Wechselwirkungen im Haufen getroffen.
Diese Verbindung könnte auf kosmischer Zeitskala jedoch vorübergehend sein. Simulationen deuten darauf hin, dass Begegnungen mit anderen Sternen das Paar wahrscheinlich in weniger als einer Milliarde Jahren trennen werden.