Das historische Schwarze Loch ist schwerer als erwartet

Das berühmte schwarze Loch Cygnus X-1 besteht nicht aus 15 Sonnenmassen, sondern aus 21 Sonnenmassen. Dies belegen unter anderem neue Beobachtungen von Astronomen der Universität Amsterdam. Die Forscher werden ihre Ergebnisse am Freitag, den 19. Februar, in der Zeitschrift veröffentlichen Wissenschaft. Die Beobachtungen sind eine gute Nachricht für Astronomen, da sie die Lücke zwischen leichten und stellaren Schwarzen Löchern und dazwischen liegenden Schwarzen Löchern verkleinern.

Ein internationales Team von Astronomen unter der Leitung von James Miller Jones (ehemals Universität Amsterdam, jetzt Curtin University, Australien) untersuchte das Schwarze Loch und seinen Umfang sechs Tage lang anhand einer sehr langen Basismatrix. Das Very Long Baseline Array ist ein in den USA verbreitetes Radioteleskop mit zehn Schalen, das zusammen ein großes Teleskop bildet.

Durch die Beobachtung des Schwarzen Lochs über mehrere Tage haben Astronomen gesehen, wie schnell sich das Schwarze Loch relativ zu sehr entfernten Sternen bewegte. Dadurch konnten sie den Abstand zwischen dem Schwarzen Loch und der Erde genau bestimmen. Es stellte sich heraus, dass es viel größer war als bisher angenommen. Die Wissenschaftler konnten dann die Masse anhand der Entfernung und der Umlaufzeit des Schwarzen Lochs um seinen Begleitstern berechnen. Es stellt sich also heraus, dass dies nicht 15 Sonnenmassen sind, sondern 21. Der Begleitstern ist auch viel schwerer als die Forscher lange gedacht hatten.

Der Text wird unter dem Video fortgesetzt.

Eine Animation des Cygnus X-1-Systems. Das Schwarze Loch, 21 Mal größer als die Sonne, umkreist einen Stern, der 41 Mal größer als die Sonne ist. (C) ICRAR

Das schwerste stellare Schwarze Loch mit einem Begleitstern
Dank der neuen Messungen belegt Cygnus X-1 sofort den ersten Platz in der Kategorie “schwerstes stellares Schwarzes Loch mit einem Begleitstern”. Mitverfasser Phil Uttley (Universität Amsterdam): „Das ist interessant, weil solche massiven stellaren Schwarzen Löcher und begleitenden Sterne schließlich zu einem mittelgroßen Schwarzen Loch verschmelzen könnten. Wir haben bereits die Gravitationswellen aus der Kollision mittelgroßer Schwarzer Löcher aufgenommen, aber wir sind es noch nicht in der Lage, sie mit Notizen richtig zu erklären. “

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Mitverfasser Sera Markov “Die Lücke zwischen den hellen und stellaren Schwarzen Löchern und den Zwischenlöchern, die wir über Gravitationswellen entdeckt haben, hat sich jetzt geringfügig verringert. Da wir jetzt sehr genaue Daten über die Masse und Entfernung von Cygnus haben. X-1 können wir die Theorie verbessern Modelle von Schwarzen Löchern “(Universität Amsterdam) fügt hinzu.

Mehr als Cygnus X-1
Cygnus X-1 wurde 1964 entdeckt, als Geigerzähler an Bord einer suborbitalen Rakete wurden. Es stellt sich heraus, dass sie eine große Menge Röntgenstrahlen vom Universum erhalten haben. Die Wissenschaft war lange Zeit nicht davon überzeugt, dass es sich um ein Schwarzes Loch handelte. Zum Beispiel setzte der Physiker Stephen Hawking 1974 darauf, dass Cygnus X-1 kein Schwarzes Loch sei. 1990 ergab er sich.

Das Schwarze Loch Cygnus X-1 hat möglicherweise sein Leben als Stern begonnen, der fast das Sechzigfache der Sonnenmasse beträgt. Vor Zehntausenden von Jahren brach der Stern in ein Schwarzes Loch zusammen. Jetzt umkreist das Schwarze Loch in fünfeinhalb Tagen einen großen Begleitstern.

Der wissenschaftliche Artikel
Cygnus X-1 enthält ein Schwarzes Loch der Masse 21 Solar – die Spuren massiver Sternwinde. Geschrieben von James Miller-Jones et al. Science, 19. Februar 2021. Ein Eingeborener (Ab 19. Februar), kostenlose Erstversion (pdf). Das astrophysikalische Journal Zwei verwandte Studien wurden gleichzeitig veröffentlicht: “Neuschätzung des Spinparameters des Schwarzen Lochs in Cygnus X-1” und “Windmassenverlustraten für nackte Sterne aus Cygnus X-1”

Künstlerische Darstellung des Schwarzen Lochs Cygnus X-1 (rechts) und seines Begleitsterns (links). Das Schwarze Loch zieht Materie von seinem Begleitstern an. Dieses Material bildet eine Scheibe, die das Schwarze Loch umkreist (rot und orange dargestellt). Das Material fällt schließlich in das Schwarze Loch oder wird als starke Ströme oder Strahlen emittiert. (C) ICRAR

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