Liverpool - Im Sternhaufen NGC 1850 in der Großen Magellanschen Wolke – einer Satelliten-Galaxie unserer Milchstraße – wackelt ein Stern rhythmisch hin und her und verändert dabei seine Helligkeit. Damit verrät er die Anwesenheit eines ansonsten unsichtbaren Begleiters: eines Schwarzen Lochs mit der elffachen Masse unserer Sonne. Es ist das erste Mal, das Astronomen auf diese Weise ein Schwarzes Loch in einer anderen Galaxie aufgespürt haben. Zudem sei es der erste Nachweis eines stellaren Schwarzen Lochs in einem jungen Sternhaufen und liefere damit neue Erkenntnisse über die Entstehung dieser massereichen Objekte, so das internationale Entdeckerteam im Fachblatt Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Stellare Schwarze Löcher entstehen, wenn Sterne mit deutlich mehr Masse als unsere Sonne ihren nuklearen Energievorrat aufgebraucht haben und in sich zusammenstürzen. Die Anziehungskraft der dabei entstehenden Objekte ist so stark, dass nicht einmal Licht aus ihnen entkommen kann. In unserer Milchstraße kennen Astronomen eine ganze Reihe derartiger „Sternen-Leichen“. Stellare Schwarze Löcher in anderen Galaxien aufzuspüren ist dagegen aufgrund der großen Entfernungen schwierig. Bislang war es nur indirekt möglich – durch den Nachweis hochenergetischer Strahlung, die beim Einfall von Materie in das Schwarze Loch entsteht, oder durch Gravitationswellen, abgestrahlt beim Zusammenstoß von zwei Schwarzen Löchern.

Bislang blieben die meisten Schwarzen Löcher unentdeckt

Die meisten Schwarzen Löcher blieben so bislang unentdeckt, da sie weder Strahlung noch Gravitationswellen aussenden. „Die große Mehrheit dieser Objekte lässt sich nur aufgrund ihrer Bewegung enttarnen“, erläutert Stefan Dreizler von der Universität Göttingen. Denn oft bilden Schwarze Löcher Doppelsysteme mit einem normalen Stern. Beide Himmelskörper umkreisen sich dann gegenseitig – und diese Bahnbewegung können Astronomen in der Strahlung des Sterns nachweisen.

Dreizler und seine Teamkollegen haben zwei Jahre lang mit einem Spezialinstrument am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile viele Tausend Sterne in dem Sternhaufen NGC 1850 überwacht – und wurden fündig: Einer der beobachteten Sterne zeigte eine charakteristische Wackelbewegung. Mehr noch: Eben dieser Stern zeigt zusätzlich Helligkeitsschwankungen, weil das Schwarze Loch ihn mit seiner Schwerkraft leicht verformt.

Forscher hoffen, weitere Schwarze Löcher zu finden

Beide Beobachtungen zusammen ermöglichten es den Forschern, die Umlaufbahn und die Massen des Doppelsystems zu bestimmen: Es handelt sich um einen normalen Stern mit etwa der fünffachen Sonnenmasse und ein Schwarzes Loch mit der elffachen Masse unserer Sonne, die sich mit einer Periode von fünf Tagen gegenseitig umkreisen.

Von besonderer Bedeutung für die Astronomen ist diese Entdeckung, weil NGC 1850 mit einem Alter von 100 Millionen Jahren ein junger Sternhaufen ist. Zum Vergleich: Unsere Sonne ist 4,5 Milliarden Jahre alt. Damit ist auch das Schwarze Loch ein junges Objekt. Die Forscher hoffen nun, mit dieser Methode weitere stellare Schwarze Löcher in jungen Sternhaufen aufzuspüren und so neue Erkenntnisse über deren Entstehung und Entwicklung zu gewinnen.