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Mitmachprojekt sucht nach verborgenen Schwarzen Löchern in der Milchstraße
In der Milchstraße könnten Millionen stellare Schwarze Löcher verborgen sein, die weder selbst leuchten noch durch Röntgenstrahlung auffallen. Im Projekt „Black Hole Hunters“ sollen Freiwillige nun Helligkeitskurven aus Daten des Weltraumteleskops TESS nach kurzen Aufhellungen durchsuchen. Eine KI hat die Daten bereits vorgefiltert, doch bestätigte neue Entdeckungen stehen noch aus.
Southampton (England). Schwarze Löcher sind selbst nicht sichtbar, weil aus ihrem Inneren kein Licht entkommt. Viele verraten sich dennoch, wenn sie Gas aus ihrer Umgebung aufnehmen, das sich dabei aufheizt und unter anderem Röntgenstrahlung aussendet. Schwer aufzuspüren sind dagegen ruhende stellare Schwarze Löcher, die kaum Materie anziehen und deshalb weitgehend unsichtbar bleiben.
Wie viele dieser Objekte durch die Milchstraße ziehen oder andere Sterne umkreisen, ist noch nicht geklärt. Einzelne stille Schwarze Löcher lassen sich bereits über die Bewegung eines sichtbaren Begleitsterns erkennen. Für eine systematische Suche nach den vielen unentdeckten Exemplaren braucht es jedoch weitere Methoden.
Forscher der University of Southampton um Dr. Adam McMaster wollen dafür die Öffentlichkeit in ein schon seit einigen Jahren laufendes Projekt einbeziehen. „Black Hole Hunters“ nutzt inzwischen Daten des Weltraumteleskops TESS, nachdem zuvor Messungen der bodengebundenen SuperWASP-Durchmusterung ausgewertet wurden. Die Wissenschaftler suchen nach einem seltenen Schwerkrafteffekt, der in einem solchen Stern-Schwarzes-Loch-System bislang nicht zweifelsfrei nachgewiesen wurde.
Die gesuchten Schwarzen Löcher könnten zusammen mit gewöhnlichen Sternen Doppelsternsysteme bilden. Zieht ein Schwarzes Loch von der Erde aus gesehen vor seinem Partnerstern vorbei, kann seine Schwerkraft dessen Licht ablenken und bündeln. Der Stern erscheint dann für kurze Zeit heller, obwohl er selbst nicht mehr Licht erzeugt.
Diese sogenannte gravitative Selbstlinsenwirkung erzeugt unter günstigen Bedingungen einen charakteristischen Ausschlag in der Lichtkurve, also im zeitlichen Verlauf der Sternhelligkeit. Weil dafür eine sehr genaue räumliche Ausrichtung nötig ist, sind solche Ereignisse selten. Sternausbrüche und Schwingungen können zudem ähnliche Helligkeitsspitzen verursachen, sodass ein auffälliges Signal allein noch keinen Nachweis eines Schwarzen Lochs liefert.
Nach Angaben der Projektplattform Zooniverse sind etwa 70 Stern-Schwarzes-Loch-Systeme in der Milchstraße bekannt, denen eine vermutlich sehr viel größere unentdeckte Population gegenübersteht. Das Team will daher zuerst mögliche Kandidaten finden und diese anschließend gezielt mit anderen Messmethoden untersuchen.
„Die Schwarzen Löcher, nach denen wir suchen, müsste es ganz sicher geben, aber noch wurde keines gefunden“, sagte Adam McMaster 2022.
Die Messungen stammen von der 2018 gestarteten Weltraummission Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der US-Weltraumbehörde National Aeronautics and Space Administration (NASA). Eigentlich sucht TESS vor allem nach Planeten, die beim Vorbeiziehen vor ihrem Stern einen kleinen Helligkeitsabfall auslösen. Für die Fahndung nach Schwarzen Löchern interessieren sich die Wissenschaftler dagegen besonders für kurze Helligkeitsanstiege.
Ein KI-System hat nach Angaben der University of Southampton bereits Millionen möglicher Fundstellen vorab durchgesehen und die Datenmenge stark reduziert. Nun sollen Freiwillige die übrig gebliebenen Helligkeitskurven und Animationen untersuchen und verdächtige Muster markieren. Bei Zooniverse wird jede Kurve mehreren Teilnehmern vorgelegt, damit einzelne Fehlentscheidungen bei der gemeinsamen Auswertung weniger ins Gewicht fallen.