News: Astronomen finden das bisher kleinste Schwarze Loch
Der Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) der NASA entdeckte im südlichen Sternbild Altar ein Schwarzes Loch mit weniger als vier Sonnenmassen und einem Ereignishorizont von nur 24 Kilometer Durchmesser.
© NASA/CXC/A. Hobar (Ausschnitt)
Seit vielen Jahren fragen sich Wissenschaftler, welche Mindestmasse ein Schwarzes Loch besitzen muss. „Mit dem Objekt J1650-500, benannt nach seinen Himmelskoordinaten, sind wir sehr nah an dieser Grenze“, erklärte Nikolai Shaposhnikow, Forschungsleiter vom Goddard Space Flight Center der NASA. Unterhalb einer gewissen kritischen Masse entstehen aus sterbenden Sternen keine Schwarzen Löcher, sondern Neutronensterne, Objekte extrem hoher Dichte und einem Durchmesser von nur rund zwanzig Kilometern. Experten vermuten, dass dieser Grenzwert zwischen 1,7 und 2,7 Sonnenmassen liegt. Der bisherige Rekordhalter war das Schwarze Loch GRO 1655-40 mit rund 6,3 Sonnenmassen. Ein Schwarzes Loch ist streng genommen punktförmig und besitzt keinen Durchmesser. Messbar ist aber der Durchmesser des Ereignishorizonts, jene Grenze in der Raumregion, in der selbst das Licht trotz seiner Geschwindigkeit von rund 300 000 Kilometern pro Sekunde der Schwerkraft der Singularität nicht mehr entkommen kann.
J1650-500 wurde bereits im Jahre 2001 durch Rossi untersucht und schon damals stellten Astronomen fest, dass es sich dabei um ein Doppelsystem aus einem normalen Stern und einem relativ massearmen Schwarzen Loch handelt. Jedoch wurde nie eine präzise Analyse der Singularität durchgeführt. Shaposhnikow und sein Forschungskollege Lev Titarchuk holten dies jetzt mit einer neuen Messmethode nach.
Im Doppelsystem J1650-500 füllt der Stern seine Roche-Grenzfläche aus, eine durch die eigene Schwerkraft und die Ratation um den gemeinsamen Schwerpunkt geformte Hüllfläche. Sie ähnelt einem Tropfen, der an einer Seite spitz zuläuft. Über diese Spitze verliert der Stern kontinuierlich Materie. Sie sammelt sich, bevor sie endgültig in die Singularität stürzt, in einer Scheibe an, der so genannten Akkretionsscheibe. Aufgrund innerer Reibung bewegt sich die Materie allmählich spiralförmig in Richtung Zentrum. Dort lauert das Schwarze Loch auf „Nahrung". Ist eine kritische Menge erreicht, türmt sich die Materie im inneren Teil der Akkretionsscheibe auf und emittiert Röntgenstrahlung. Diese Strahlenausbrüche wiederholen sich in beinahe regelmäßigen Abständen. Ein Effekt, der quasi-periodische Oszillation (QPO) genannt wird und den sich Shaposhnikow und Titarchuk nun zu Nutze machten.
Schon lange vermuteten die Astronomen, dass die Frequenz der QPOs abhängig von der Masse des Schwarzen Lochs ist. Im Jahre 1998 fand Titarchuk heraus, dass die Zone, in der die Materie sich auftürmt, bei massearmen Schwarzen Löchern weiter im Innern der Akkretionsscheibe liegt. Da die Rotationsgeschwindigkeit und die Materiedichte in Richtung des Zentrums größer werden, erfolgen die Strahlenausbrüche in immer kürzeren Zeitabständen.
Shaposhnikow und Titarchuk analysierten Datensätze des Satelliten Rossi, um die Masse von mehreren Schwarzen Löchern zu bestimmen. In jedem Fall konnten sie mit der neuen Methode die Ergebnisse der früheren Messungen bestätigen. Die Unsicherheit des neuen Verfahrens beträgt nur rund eine halbe Sonnenmasse.
RXTE startete am 30. Dezember 1995 vom Kennedy Space Center in Florida und untersucht veränderliche Röntgenquellen. Die Mission sollte ursprünglich nur zwei Jahre dauern, aber Rossi befindet sich nach wie vor in einem guten Zustand. Der Explorer ist nach Bruno Rossi benannt, einem Pionier auf dem Gebiet der Röntgenstrahlenastronomie.
MS
J1650-500 wurde bereits im Jahre 2001 durch Rossi untersucht und schon damals stellten Astronomen fest, dass es sich dabei um ein Doppelsystem aus einem normalen Stern und einem relativ massearmen Schwarzen Loch handelt. Jedoch wurde nie eine präzise Analyse der Singularität durchgeführt. Shaposhnikow und sein Forschungskollege Lev Titarchuk holten dies jetzt mit einer neuen Messmethode nach.
Im Doppelsystem J1650-500 füllt der Stern seine Roche-Grenzfläche aus, eine durch die eigene Schwerkraft und die Ratation um den gemeinsamen Schwerpunkt geformte Hüllfläche. Sie ähnelt einem Tropfen, der an einer Seite spitz zuläuft. Über diese Spitze verliert der Stern kontinuierlich Materie. Sie sammelt sich, bevor sie endgültig in die Singularität stürzt, in einer Scheibe an, der so genannten Akkretionsscheibe. Aufgrund innerer Reibung bewegt sich die Materie allmählich spiralförmig in Richtung Zentrum. Dort lauert das Schwarze Loch auf „Nahrung". Ist eine kritische Menge erreicht, türmt sich die Materie im inneren Teil der Akkretionsscheibe auf und emittiert Röntgenstrahlung. Diese Strahlenausbrüche wiederholen sich in beinahe regelmäßigen Abständen. Ein Effekt, der quasi-periodische Oszillation (QPO) genannt wird und den sich Shaposhnikow und Titarchuk nun zu Nutze machten.
Schon lange vermuteten die Astronomen, dass die Frequenz der QPOs abhängig von der Masse des Schwarzen Lochs ist. Im Jahre 1998 fand Titarchuk heraus, dass die Zone, in der die Materie sich auftürmt, bei massearmen Schwarzen Löchern weiter im Innern der Akkretionsscheibe liegt. Da die Rotationsgeschwindigkeit und die Materiedichte in Richtung des Zentrums größer werden, erfolgen die Strahlenausbrüche in immer kürzeren Zeitabständen.
Shaposhnikow und Titarchuk analysierten Datensätze des Satelliten Rossi, um die Masse von mehreren Schwarzen Löchern zu bestimmen. In jedem Fall konnten sie mit der neuen Methode die Ergebnisse der früheren Messungen bestätigen. Die Unsicherheit des neuen Verfahrens beträgt nur rund eine halbe Sonnenmasse.
RXTE startete am 30. Dezember 1995 vom Kennedy Space Center in Florida und untersucht veränderliche Röntgenquellen. Die Mission sollte ursprünglich nur zwei Jahre dauern, aber Rossi befindet sich nach wie vor in einem guten Zustand. Der Explorer ist nach Bruno Rossi benannt, einem Pionier auf dem Gebiet der Röntgenstrahlenastronomie.
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