Astronomen haben in NGC 6397 eine große Gruppe schwarzer Löcher entdeckt
Astronomen, die das Hubble-Weltraumteleskop verwenden, haben Hinweise auf Dutzende von Schwarzen Löchern mit Sternenmasse gefunden, die im kollabierenden Kern des Kugelsternhaufens NGC 6397 lauern, einem der der Erde am nächsten gelegenen Kugelhaufen.
NGC 6397 liegt 7.800 Lichtjahre entfernt im südlichen Sternbild des Sternbildes Ara. Aufgrund seines sehr dichten Kerns wird es als kernkollabierter Cluster bezeichnet.
Der Cluster, auch als GCl 74 bekannt, ist 13,4 Milliarden Jahre alt und wurde kurz nach dem Urknall gebildet.
Als die Astronomen am Pariser Institut für Astrophysik, Dr. Eduardo Vitral und Dr. Gary Mamon, mit dem Studium von NGC 6397 begannen, erwarteten sie Fußabdrücke von schwarzen Löchern mittlerer Masse im Kern des Clusters.
Um diese äußerst seltenen Objekte zu finden, analysierten sie die Positionen und Geschwindigkeiten der Clustersterne.
Sie verwendeten frühere Schätzungen der Eigenbewegungen von Sternen aus Bildern des Hubble-Clusters und der Eigenbewegungen des ESA Gaia-Weltraumobservatoriums.
Die Kenntnis der Entfernung zu NGC 6397 hat es Astronomen ermöglicht, die Eigenbewegungen dieser Sterne in Geschwindigkeiten umzuwandeln.
"Unsere Analyse hat gezeigt, dass die Umlaufbahnen der Sterne im gesamten Kugelsternhaufen nahezu zufällig sind und nicht systematisch kreisförmig oder sehr länglich", sagte Gary Mamon.
"Wir fanden sehr starke Hinweise auf unsichtbare Masse in den dichten zentralen Regionen des Clusters, aber wir waren überrascht, dass diese zusätzliche Masse nicht wie ein Punkt aussah, sondern sich auf einige Prozent der Größe des Clusters ausdehnte."
Diese unsichtbare Komponente konnte nur aus den Überresten (weiße Zwerge, Neutronensterne und Schwarze Löcher) massereicher Sterne bestehen, deren innere Regionen unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammenbrachen, sobald ihr Kernbrennstoff aufgebraucht war.
Die Sterne sanken nach Gravitationswechselwirkungen mit benachbarten weniger massiven Sternen allmählich in Richtung des Zentrums des Clusters ab, was zu einer geringen Konzentration unsichtbarer Masse führte.
Unter Verwendung der Theorie der Sternentwicklung kamen die Forscher zu dem Schluss, dass der Großteil der unsichtbaren Konzentration aus schwarzen Löchern mit Sternmasse besteht, nicht aus weißen Zwergen oder Neutronensternen, die zu schwach sind, um beobachtet zu werden.
"Unsere Studie ist die erste, die Einblicke in die Masse und das Ausmaß einer Ansammlung größtenteils schwarzer Löcher im kollabierenden Kern eines Kugelsternhaufens bietet", sagen Astronomen.
"Unsere Analyse wäre ohne die Verfügbarkeit von Hubble-Daten, die die inneren Regionen des Clusters begrenzten, und Gaia-Daten, die die Umlaufbahnen der äußeren Sterne begrenzten, die wiederum indirekt die Geschwindigkeiten der Vorder- und Rücksterne im Inneren begrenzten, nicht möglich gewesen Regionen. "
Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.