Ein Doppelsternsystem ist ein System aus einem Paar Sterne, die sich gegenseitig umkreisen. Bei einem Röntgendoppelstern mit einem Schwarzen Loch ist eines der beiden Objekte ein Schwarzes Loch und das andere ein normaler Stern. Wenn Materie von dem normalen Stern in das Schwarze Loch stürzt, werden geladene Teilchen ausgestoßen, die Röntgenstrahlung emittieren, was die Identifizierung dieser Objekte möglich macht.
Das andere Extrem sind die schwersten bekannten Schwarzen Löcher mit Millionen oder sogar Milliarden Sonnenmassen, die in den Zentren der meisten Galaxien existieren, unsere eigene Milchstraßen-Galaxie eingeschlossen. Eine der grundlegenden Vorhersagen der galaktischen Entwicklung besagt, dass das Gravitationspotenzial eines supermassiven Schwarzen Lochs zu einer dichten Häufung Schwarzer Löcher in seiner Nähe führen sollte.
Die Modelle sagen voraus, dass sich bis zu 20.000 Schwarze Löcher in den zentralen paar Lichtjahren unserer Milchstraßen-Galaxie angesammelt haben sollten. (Um einen Eindruck davon zu bekommen, wie extrem dieses Szenario ist, kann man die Tatsache heranziehen, dass der nächstgelegene Stern Proxima Centauri rund 4,2 Lichtjahre entfernt ist.) Bislang wurde jedoch noch keine derart dichte Ansammlung Schwarzer Löcher registriert.
Der direkteste Weg, um ein Schwarzes Loch nachzuweisen, besteht darin, es in einem Röntgendoppelsternsystem zu finden. In der letzten Ausgabe des Journals Nature beschrieben der Astronom Jaesub Hong vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) und fünf Kollegen, wie sie das Chandra-Archiv nutzen, um ein Dutzend Röntgendoppelsterne in einer Dichtehäufung innerhalb von drei Lichtjahren um das galaktische Zentrum zu identifizieren. Im Laufe der vergangenen zwölf Jahre hat das Weltraumobservatorium Chandra die Region 380 Stunden lang beobachtet.
Die Wissenschaftler analysierten Röntgenbilder der Region zwischen 0,65 und 12,4 Lichtjahren Distanz zum supermassiven Schwarzen Loch (die innerste Region wies zu viele störende Quellen auf). Sie fanden 415 punktförmige Röntgenquellen, und nachdem sie für jede davon sorgfältig andere potenzielle Ursprünge in Betracht gezogen hatten (Novae, ungewöhnliche Sterne, extragalaktische Hintergrundquellen, usw.), kamen sie zu dem Schluss, dass dieses besagte Dutzend Röntgendoppelsterne mit Schwarzen Löchern darstellen.
Die Autoren berücksichtigten die Empfindlichkeitsgrenzen, die erwartete Häufigkeit einzelner Schwarzer Löcher relativ zu Doppelsystemen und andere Unsicherheitsfaktoren, um schlusszufolgern, dass die beobachtete Anzahl in guter Übereinstimmung mit den Vorhersagen allgemeiner Modelle zu Schwarzen Löchern steht. Sie sagen allerdings, dass alternative Modelle zur galaktischen Entwicklung nicht vollständig ausgeschlossen werden können. Einige der beobachteten Doppelsysteme könnten die Folge einzigartiger Ereignisse sein, beispielsweise wenn ein Kugelsternhaufen und seine Schwarzen Löcher in die Region stürzen.
Abhandlung: „A Density Cusp of Quiescent X-Ray Binaries in the Central Parsec of the Galaxy“ von Charles J. Hailey, Kaya Mori, Franz E. Bauer, Michael E. Berkowitz, Jaesub Hong & Benjamin J. Hord, Nature, 556, 70, 2018.
(THK)
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