Kaum ein astronomisches Phänomen wird so mystifiziert wie Schwarze Löcher. Mal ermöglichen sie Reisen zwischen verschiedenen Welten, dann wieder sind sie Ausgeburten der Hölle oder ein mögliches Mittel zum überlichtschnellen Transport. In weniger als 1600 Lichtjahren Entfernung von der Erde haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun einen Kandidaten für das bisher erdnächste Schwarze Loch entdeckt. Das Objekt werde von einem Stern im Sternbild Ophiuchus umkreist, der unserer Sonne ähnele, berichten sie in der Fachzeitschrift »Monthly Notices of the Royal Astronomical Society«. Es gebe kein plausibles astrophysikalisches Szenario, »das die Umlaufbahn erklären kann und nicht mit einem Schwarzen Loch zusammenhängt«, schreiben sie. Mit Hilfe der verwendeten neuartigen Methode erhofft sich das Team weitere solche Entdeckungen in den nächsten Jahren.

Schwarze Löcher sind Objekte, deren Masse auf ein extrem kleines Volumen konzentriert ist. Extrem massereiche Versionen mit der millionen- bis milliardenfachen Sonnenmasse befinden sich wahrscheinlich in den Zentren aller großen Galaxien, wie das Team um Kareem El-Badry vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg und dem Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge erläutert. Kleinere stellare Exemplare, die den Endzustand der Entwicklung massereicher Sterne darstellen, seien deutlich häufiger. Allein in der Milchstraße gebe es schätzungsweise 100 Millionen davon – bestätigt sind davon bisher allerdings nur wenige.

Die Forschungsgruppe hatte Daten der Raumsonde Gaia der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA genutzt, ergänzend wurden gezielte Messungen mit Teleskopen gemacht. Winzige Positionsverschiebungen des Sterns verrieten die Anwesenheit des Begleitobjekts. Das »Gaia BH1« getaufte Schwarze Loch sei weniger als halb so weit entfernt wie der bisher nächstgelegene Rekordhalter, hieß es. Es habe eine Masse von rund zehn Sonnenmassen und werde von einem sonnenähnlichen Stern mit einer Umlaufzeit von 185,6 Tagen umkreist. Die Distanz zueinander entspricht etwa dem Abstand zwischen Erde und Sonne. Würde es sich bei dem Objekt mit zehn Sonnenmassen um einen anderen Stern handeln, müsste dieser zwangsläufig viel heller leuchten als sein Begleiter. Stattdessen zeigen weder die Gaia-Daten noch Folgebeobachtungen Licht eines solchen zweiten Sterns.

Die Astrometrie-Mission Gaia ist für hochpräzise Messungen von Sternpositionen ausgelegt. Wo zwei Objekte einander umkreisen, beschreibt jedes in der Regel eine kleine Ellipse am Himmel. Mit den Bahndaten so genannter Doppelsternsysteme suchten die Wissenschaftler gezielt nach Kandidaten für ein Schwarzes Loch. »Es gab zwar schon viele angebliche Entdeckungen solcher Systeme, aber fast alle wurden später widerlegt«, erklärte El-Badry laut dpa. »Dies ist der erste eindeutige Nachweis eines sonnenähnlichen Sterns in einer weiten Umlaufbahn um ein Schwarzes Loch stellarer Masse in unserer Galaxis.«

»Gaia BH1« ist ein spektakulärer und gleichzeitig rätselhafter Fund. Es sei nicht leicht zu erklären, wie ein solches Doppelsternsystem überhaupt entstehen konnte, erläutern die Wissenschaftler. Der Vorgängerstern, der später zum Schwarzen Loch wurde, müsste eine Masse von mindestens 20 Sonnenmassen gehabt haben. Daraus folge zwingend, dass seine Lebensdauer sehr kurz gewesen sein muss, in der Größenordnung von wenigen Millionen Jahren. Wäre der andere Stern etwa zur selben Zeit entstanden, hätte sich der massereiche Stern in einen Überriesen verwandelt und bis weit über die gemeinsame Umlaufbahn der Sterne hinaus in den Weltraum aufgebläht, bevor der andere Stern überhaupt die Zeit gehabt hätte, ein richtiger (»Hauptreihen«-)Stern mit Wasserstofffusion im Kern zu werden. »Alle theoretischen Modelle, die ein Überleben zulassen, sagen voraus, dass der massereiche Stern auf einer viel engeren Umlaufbahn hätte landen müssen, als dies tatsächlich beobachtet wird.« Somit weise die Entdeckung auf eine Lücke im Verständnis darüber hin, wie solche Systeme überhaupt entstehen.

Die Wissenschaftler hoffen nun darauf, dass die nächste große Gaia-Datenveröffentlichung, die jedoch nicht vor Ende 2025 erwartet wird, die Entdeckung von Dutzenden ähnlicher Systeme ermöglicht – und dabei hilft, das Rätsel um die Entstehung des Doppelsternsystems zu lösen.