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Sind fünf Schwarze-Loch-Kandidaten „nahe“ der Sonne nur Fehlalarme?
In der Milchstraße könnten nach Modellrechnungen 100 Millionen bis eine Milliarde Schwarze Löcher aus kollabierten Sternen existieren, meist ohne sichtbaren Begleiter. Eine Suche im Umkreis von rund 50 Lichtjahren um die Sonne hat fünf mögliche Kandidaten ergeben. Zusätzliche Beobachtungen sprechen jedoch gegen ihre Deutung als Schwarze Löcher und zeigen die Schwierigkeiten bei der Suche nach solchen Einzelgängern.
Shanghai (China). Schwarze Löcher mit einigen Sonnenmassen entstehen beim Kollaps massereicher Sterne und können anschließend unbemerkt durch die Milchstraße ziehen. Fehlt ihnen ein heller Begleitstern, verrät ihre Schwerkraft den Standort nur selten. Sichtbar werden könnten sie dennoch, wenn sie Gas aus ihrer Umgebung aufnehmen und dabei Strahlung freisetzen.
Nach theoretischen Schätzungen könnte sich sogar in unserer unmittelbaren kosmischen Nachbarschaft eine kleine Zahl solcher Objekte verbergen. Als Suchgebiet bietet sich deshalb ein Radius von 15 Parsec, also knapp 50 Lichtjahren, um die Sonne an. Die Herausforderung besteht darin, schwache tatsächliche Signale von fehlerhaften Katalogeinträgen zu unterscheiden.
Forscher der Fudan University (FDU) um Prof. Cosimo Bambi haben untersucht, ob sich solche Schwarzen Löcher in den Messdaten des europäischen Weltraumteleskops Gaia finden lassen. Dafür kombinierten sie die Sternpositionen und Entfernungshinweise aus dessen dritter Datenveröffentlichung mit Informationen aus weiteren astronomischen Katalogen.
Aus dem Gaia-Katalog wählte das Team zunächst 1.071 Quellen aus, deren Parallaxenmessungen auf einen Abstand von höchstens 15 Parsec hinweisen. Die Parallaxe beschreibt, wie sich die scheinbare Position eines Objekts durch die Bewegung der Erde um die Sonne verändert. Sie erlaubt Astronomen, die Entfernung vergleichsweise naher Himmelskörper zu bestimmen.
Ein Abgleich mit der astronomischen Datenbank SIMBAD ergab für fünf der Quellen keinen Eintrag. Ein weiteres Objekt galt als Kandidat für einen Braunen Zwerg, also einen Himmelskörper zwischen Planet und Stern, und ließ sich wegen seiner Zugehörigkeit zu einem Doppelsystem ausschließen. Übrig blieben damit fünf zunächst nicht identifizierte Quellen.
Alle fünf liegen nahe der galaktischen Ebene, wo besonders viele Sterne dicht beieinander am Himmel stehen. In solchen Regionen kann Gaia schwache Lichtpunkte verwechseln oder ihre Bewegung falsch bestimmen, etwa wenn unerkannte Begleiter die Messung beeinflussen. Die Forscher halten die vermeintlichen Nachbarobjekte daher bereits aufgrund ihrer Positionsdaten für fragwürdig.
Zur weiteren Überprüfung suchte das Team in den Infrarotdaten von CatWISE und den Radiokatalogen VLASS und RACS nach passenden Quellen. Für keinen der fünf Kandidaten ließ sich dort ein entsprechendes Signal nachweisen. Entscheidend ist vor allem das fehlende Infrarotlicht, denn die untersuchten Modelle sagen für ein Gas aufnehmendes Schwarzes Loch mit der beobachteten Gaia-Helligkeit eine messbare Strahlung in CatWISE voraus.
Der fehlende Radionachweis ist weniger aussagekräftig, weil die erwarteten Signale dort nahe der Empfindlichkeitsgrenze liegen. Bei den Infrarotbeobachtungen überlappen sich dagegen die Messzeiträume von Gaia und CatWISE. Eine einfache Erklärung, nach der die Objekte nur während der Infrarotbeobachtungen zu schwach waren, wird dadurch unwahrscheinlich.
Die fünf Kandidaten sind damit nicht endgültig widerlegt. Ihre Eigenschaften passen jedoch schlecht zu Schwarzen Löchern, die nach den verwendeten Modellen Gas aus dem interstellaren Raum aufnehmen. Ob einzelne Gaia-Einträge auf andere reale Objekte oder fehlerhafte Positionsmessungen zurückgehen, müssen weitere Beobachtungen zeigen.