Erste komplette Beschreibung eines Schwarzen Lochs

Genaue Messungen erlauben Rekonstruktion der Geburtsgeschichte des exotischen Himmelsobjekts

Schwarzes Loch
Schwarzes Loch

San Diego (USA) - Das Schwarze Loch Cygnus X-1 ist 6070 Lichtjahre von der Erde entfernt, enthält die 15-fache Masse der Sonne und dreht sich 800-mal in der Sekunde um sich selbst. Zu diesen Ergebnissen kommt ein internationales Team von Astronomen auf der Basis von Beobachtungen mit mehreren Teleskopen auf der Erde und im Weltall. Es ist das erste Mal, das Wissenschaftlern eine physikalisch vollständige Beschreibung eines Schwarzen Lochs gelungen ist. Die kompakte Schwerkraftfalle entstand vor sechs Millionen Jahren durch den Zusammenbruch eines alten, extrem massereichen Sterns, schreiben die Forscher im Fachblatt "Astrophysical Journal".

"Jetzt wissen wir, dass Cygnus X-1 eines der massereichsten stellaren Schwarzen Löcher in der Milchstraße ist", sagt Jerome Orosz von der University of San Diego in den USA, ein an den Beobachtungen beteiligter Astronom. "Und es dreht sich schneller als alle Schwarzen Löcher, die wir je beobachtet haben." Schwarze Löcher haben von außen betrachtet lediglich drei physikalische Eigenschaften: Masse, Rotationsdauer und elektrische Ladung - alle anderen Informationen über Form und Struktur des Objekts verschwinden für alle Zeiten hinter dem so genannten Ereignishorizont eines solchen Objekts, aus dem nichts entkommen kann. Da Himmelskörper elektrisch neutral sind, reichen Masse und Rotationsdauer für eine vollständige physikalische Beschreibung aus.

Die Forscher haben zunächst die Entfernung von Cygnus X-1 mit dem Very Long Baseline Array VLBA, einem aus zehn über ganz Nordamerika verteilten Radioantennen bestehenden Teleskop-Verbund, genauer als je zuvor bestimmt. Der präzise Wert von 6070 Lichtjahren - die bisherige Angaben schwankten zwischen 5800 und 7800 Lichtjahren - erlaubte dann eine Messung von Masse und Rotation des Objekts mithilfe von Röntgenbeobachtungen mit den Satelliten-Observatorien Chandra und Rossi, sowie optischen Beobachtungen mit Großteleskopen auf der Erde.

Aus den VLBA-Messungen konnten die Astronomen auch die Bewegung von Cygnus X-1 durchs Weltall bestimmen. Mit einer Geschwindigkeit von 21 Kilometern pro Sekunde ist diese Bewegung zu langsam für eine Entstehung des kompakten Objekts durch eine Supernova-Explosion. Denn wenn ein Stern am Ende seines Lebens explodiert, wird sein Überrest zumeist mit hoher Geschwindigkeit weg katapultiert. Die Wissenschaftler folgern aus der geringen Geschwindigkeit, dass der Vorgängerstern von Cygnus X-1 extrem massereich war - er enthielt demnach ursprünglich mehr als das Hundertfache der Sonnenmasse - und ohne zu explodieren "dunkel" zu einem Schwarzen Loch kollabiert ist.