Der nächste mittelgroße schwarzes Loch könnte stattdessen eine Horde von Leichtgewichten sein.

Entgegen einem früheren Bericht gibt es laut einer neuen Studie keine Hinweise auf ein Schwarzloch mittlerer Masse in Omega Centauri, dem massivsten und leuchtendsten kugelförmigen Sternhaufen der Milchstraße. Stattdessen können eine Vielzahl kleinerer Schwarzer Löcher, die in das dicht gepackte Zentrum des Sternhaufens eintauchen und wieder herauskommen, die Bewegung und Verteilung seiner vielen antiken Sterne erklären.

"Was wir in unserer Analyse gefunden haben, ist, dass die Daten eine ausgedehnte Komponente [von stellaren schwarzen Löchern] bevorzugen, im Gegensatz zu einem Schwarzloch mittlerer Masse", sagt Andrés Bañares-Hernández, ein Astronom am Instituto de Astrofísica de Canarias in La Laguna, Spanien. Zwischen 10.000 und 20.000 stellare Schwarze Löcher - mit einer Gesamtmasse zwischen 200.000 und 300.000 Mal der Masse der Sonne - die sich um das Zentrum des Sternhaufens herum befinden, können die Beobachtungen erklären, sagt er.

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Die Studie schließt ein Schwarzloch mittlerer Masse nicht vollständig aus, aber falls eines vorhanden ist, ist es viel kleiner als bisher angenommen. Kein Schwarzloch, das schwerer als 6000 Mal die Masse der Sonne ist, existiert im Sternhaufen, schlussfolgert sein Team in der am 1. August bei arXiv.org eingereichten Arbeit.

Im Gegensatz dazu sagte das andere Forschungsteam, dass sieben Sterne in der Nähe des Zentrums dieses Haufens sich so schnell bewegen, dass sie um ein Schwarzloch von 8200 bis 50.000 Sonnenmassen kreisen müssten. Astronomen suchen schon lange nach diesen Schwarzlöchern mittlerer Masse, weil sie, wenn diese rätselhaften Objekte tatsächlich existieren, dazu beitragen könnten, die Evolution von Schwarzen Löchern zu erklären.

In der neuen Arbeit haben Bañares-Hernández und seine Kollegen nicht nur die Bewegungen von gewöhnlichen Sternen in Omega Centauri untersucht, sondern auch fünf seiner Millisekundenpulsare. Ein Millisekundenpulsar, der sich mit mehr als hundert Umdrehungen pro Sekunde dreht, sendet jedes Mal, wenn der Stern sich dreht, einen Radiopuls in unsere Richtung aus. Wenn der Pulsar sich der Erde nähert, benötigt jeder Puls weniger Zeit, um uns zu erreichen. Das genaue Timing dieser Pulse zeigt daher die genaue Geschwindigkeit und Beschleunigung des Pulsars in Richtung oder weg von der Erde an, was den Astronomen half, zu bestimmen, wie sich die Masse über den Sternhaufen verteilt.

"Es ist wahrscheinlich eine der besten Methoden, weil die Millisekundenpulsare sehr stabil sind und sie dir ein sehr klares Signal dafür geben, was passiert", sagt Simon Portegies Zwart, ein Astronom an der Sternwarte Leiden in den Niederlanden, der nicht Teil eines der Forschungsteams war.

Der Astronom, der die Studie leitete, wollte sich nicht zu der neuen Arbeit äußern, bis diese für die Veröffentlichung akzeptiert wurde, aber er hält an seiner ursprünglichen Schlussfolgerung fest. "Wir denken, dass die beste Erklärung für diese sehr schnell bewegten Sterne, die sich so nahe am Zentrum von Omega Centauri befinden, darin besteht, dass sie von einem Schwarzloch mittlerer Masse gebunden sind", sagt Maximilian Häberle vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, Deutschland.

Astronomen, die nicht an einem der Forschungsteams beteiligt sind, sind sich in ihrem Urteil uneinig. "Ich denke, es gibt keine robusten Beweise für ein Schwarzloch mittlerer Masse", sagt Gerry Gilmore, ein Astronom an der Universität Cambridge. "In der neuen Studie haben sie einen viel besseren Job gemacht als jeder zuvor, indem sie die Arten von [düsteren] stellaren Populationen einbezogen haben, von denen wir sicher wissen, dass sie sehr, sehr häufig in den Zentren von kugelförmigen Haufen vorkommen: Neutronensterne und stellare Schwarze Löcher.

Andererseits bezeichnet der Astronom Daryl Haggard von der McGill University in Montreal die Beweise für das mittelschwere Schwarze Loch als "ziemlich überzeugend". Es sei sehr, sehr schwer, ein Modell zu entwerfen, das diese schnell bewegenden Sterne ins Zentrum von Omega Centauri bringt und sie nicht von einem Schwarzloch mittlerer Masse geleitet werden lässt.

Wie lässt sich die Kontroverse lösen? "Besorge mir eine Umlaufbahn", sagt Portegies Zwart, der erklärt, dass er "ein wenig skeptisch" hinsichtlich der Existenz des Schwarzlochs mittlerer Masse ist. Ein Stern, der etwas Unsichtbares umkreist, das Tausende von Sonnenmassen wiegt, wäre ein solider Beweis, sagt er. Ebenso würde ein Leuchten von Gas, das in das Schwarze Loch fällt, von Haggard hinzugefügt.

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A. Bañares-Hernández et al. Neue Einschränkungen zu den zentralen Masseninhalten von Omega Centauri aus kombinierter stellaren Kinematik und Pulsartechnik. arXiv:2408.00939. Eingereicht am 1. August, 2024.

Ken Croswell hat einen Doktortitel in Astronomie von der Harvard University und ist der Autor von acht Büchern, darunter The Alchemy of the Heavens: Auf der Suche nach Bedeutung in der Milchstraße und The Lives of Stars.

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