Dunkle Masse in der Milchstraße entdeckt: Forscher rätseln

In 40.000 Lichtjahren Entfernung hat ein internationales Forscherteam ein Objekt entdeckt, das bisherige Theorien durcheinanderbringen könnte. Es hat Eigenschaften, die sowohl auf einen Neutronenstern zutreffen als auch auf ein Schwarzes Loch. Das Objekt befindet sich im Kugelsternhaufen NGC 1851. 

Dass das Objekt nicht leuchtet, deutet auf ein Schwarzes Loch hin. Schwarze Löcher findet man im Kosmos erst ab etwa 5 Sonnenmassen. Das Objekt könnte aber nur über maximal 2,71 Sonnenmassen. 

Bleibt die Möglichkeit eines Neutronensterns. Laut gängiger Thesen können Neutronensterne typischerweise nicht mehr als das 2,2-fache der Sonnenmasse enthalten. Oberhalb der Grenze würden sie zu einem Schwarzen Loch kollabieren. Ausnahmen bis ungefähr 2,35 Sonnenmassen wurden bereits gefunden, etwa der bisher massereichste Neutronenstern PSR J0952–0607. Damit hätte das neu entdeckte Objekt ebenfalls eine außergewöhnlich hohe Masse und läge genau an der Grenze.

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Vielleicht doch etwas Unbekanntes?

Die Masse des Objekts könnte in der sogenannten Massenlücke zwischen Neutronenstern und Schwarzem Loch liegen. Damit sei unklar, ob es sich bei dem ungewöhnlichen Himmelskörper um einen außergewöhnlich schweren Neutronenstern, ein außergewöhnlich leichtes Schwarzes Loch - oder etwas bisher Unbekanntes handelt.

Lediglich Messungen von Gravitationswellen deuten darauf hin, dass es auch in dieser Massenlücke vereinzelt Himmelskörper gibt - wobei deren Natur und Entstehung bisher unklar ist. Deshalb stellt die Entdeckung eines derartigen Himmelsobjekts für Astronomen einen großen Fortschritt dar.

"Jede dieser Möglichkeiten für die Natur des Objekts ist aufregend", erläuterte Benjamin Stappers von der University of Manchester, einer der Projektleiter der an der Radioteleskop-Anlage "MeerKAT" in Südafrika durchgeführten Beobachtungen. "Wenn es ein Schwarzes Loch ist, können wir damit die Theorie der Schwerkraft testen. Wenn es ein Neutronenstern ist, kann er uns neue Erkenntnisse zur Kernphysik bei sehr großen Dichten liefern."

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Enges Doppelsystem mit weiterem Objekt gebildet

Die Forschenden stießen bei Beobachtungen des Pulsars PSR J0514-4002E auf das seltsame Objekt. Ein Pulsar ist ein Neutronenstern mit einem starken Magnetfeld, der durch seine Eigendrehung regelmäßige Radiopulse zur Erde sendet - in diesem Fall 170 mal pro Sekunde. Die genaue Messung dieser Pulse zeigte den Wissenschafter*innen, dass der Pulsar mit einem weiteren Objekt ein enges Doppelsystem bildet. Aus den Daten ergibt sich für dieses Objekt eine Masse zwischen 2,09 und 2,71 Sonnenmassen.

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Forscher vermuten komplizierte Entstehung

Wie aber könnte sich ein solches Objekt in der Massenlücke gebildet haben? Da sich PSR J0514-2002E in einem Kugelsternhaufen befindet, vermuten Stappers und seine Kollegen eine komplizierte Entstehungsgeschichte. Denn NGC 1851 enthält etwa eine halbe Million Sterne, die sehr eng beieinander stehen. Deshalb kommt es dort - in astronomischen Maßstäben - häufig zu engen Begegnungen, bei denen Doppelsterne neu entstehen oder gar ihre Partner tauschen.

Möglicherweise entstand der exotische Begleiter des Pulsars durch die Verschmelzung zweier kleinerer Neutronensterne und gelangte erst später bei einer engen Begegnung in die Umlaufbahn um den Pulsar, so die Vermutung des Teams.