In Begleitung eines Massemonsters

  • 15. January 2014

Erstmalig nachgewiesen: Von Be-Stern abströmendes Gas füttert ein schwarzes Loch.

Alle bislang entdeckten stellaren schwarzen Löcher haben sich durch ihre Röntgenstrahlung verraten: Sie sind Mitglied in einem Doppelsystem und akkretieren Materie, die sie einem massearmen Stern entreißen oder nehmen das Gas aus dem Wind eines massereichen Sterns auf. Entwicklungsmodelle für Doppelsternsysteme deuten auf einen weiteren Akkretionsprozess: Schnell rotierende Be-Sterne – junge, heiße, irregulär veränderliche blaue Sterne – verlieren an ihrem Äquator Materie, die dann in einem Doppelsystem ein schwarzes Loch füttern kann.

Schwarzes Loch

Abb.: Fällt Materie auf ein schwarzes Loch zu, sammelt sie sich zunächst in einer rotierenden Akkretionsscheibe. Im System MWC 656 stammt das Gas von einem schnell rotierenden Stern, der durch die Fliehkraft am Äquator Materie verliert. (Bild: Nasa, JPL / Caltech)

Bei den bekannten Röntgendoppelsternen mit einem Be-Stern haben die Astronomen bislang jedoch ausschließlich Neutronensterne als Begleiter nachgewiesen. Jorge Casares von der Universidad de La Laguna, Teneriffa, und seine Kollegen ist nun erstmals der Nachweis eines schwarzen Lochs als Begleiter eines Be-Sterns gelungen. Dabei ist das betreffende System MWC 656 (auch als HD 215227 katalogisiert) nicht durch seine Röntgenstrahlung, sondern durch seine Gammastrahlung aufgefallen.

Bereits 2010 geriet MWC 656 in den Verdacht, ein schwarzes Loch zu beherbergen. „Diese Vermutung basiert jedoch auf einer einzigen Messung der Radialgeschwindigkeitskurve, auf einer fehlerhaften Spektralklassifikation und auf einer groben Schätzung des Neigungswinkels der Bahn“, kritisieren Casares und seine Kollegen. Diese Mängel hat das Team nun mit eigenen Messungen behoben: Sie legen eine verbesserte Vermessung der Umlaufbahn vor sowie den Nachweis von Strahlung aus der Akkretionsscheibe.

Demnach handelt es sich bei dem Begleiter des Be-Sterns tatsächlich um ein schwarzes Loch. Die Masse des schwarzen Lochs liegt zwischen 3,8 und 6,9 Sonnenmassen. Die Beobachtungen zeigen, dass der Akkretionsprozess relativ ineffektiv ist und eine Leuchtkraft liefert, die nur etwa ein Zehnmillionstel des Eddington-Limits beträgt. Daher ist auch die Abstrahlung im Röntgenbereich so gering: Es impliziere, Be-Doppelsterne mit einem schwarzen Loch als Begleiter seien in konventionellen Röntgen-Durchmusterungen nur schwer aufzuspüren.

Das Team wirft noch einen Blick in die Zukunft des Systems: Aus dem Be-Stern wird am Ende seiner thermonuklearen Lebensdauer voraussichtlich ein Neutronenstern. Solche Doppelsysteme aus einem Neutronenstern und einem schwarzen Loch sind für die Astronomen von großem Interesse, denn sie kommen als potente Quellen von Gravitationswellen infrage.

Rainer Kayser

AH

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