Dieser Riesenstern hat ein Schwarzes Loch verschluckt und leuchtet einfach weiter

Neue Simulationen zeigen, wie ein Schwarzes Loch mitten in einem Stern stecken bleiben kann, ohne ihn zu zerreißen. Die Forscher nennen das Gebilde einen Schwarzloch-Stern.

Wenn ein Schwarzes Loch in einen Stern stürzt, muss das nicht mit Zerstörung enden.

Ein Team um Yanlong Shi vom Canadian Institute for Theoretical Astrophysics in Toronto hat den Zusammenstoß mit Bahnrechnungen, dreidimensionalen Strömungssimulationen und Sternmodellen durchgespielt und findet, dass ein leichtes Schwarzes Loch im Gas des Sterns hängen bleibt und sich binnen weniger Tage im Zentrum festsetzt.

Der Stern überlebt das, weil die eingetragene Reibungswärme ihn aufbläht und dabei abkühlt, statt seine Kernfusion durchgehen zu lassen.

Übrig bleibt ein Objekt, das die Forscher Schwarzloch-Stern nennen und das erklären könnte, warum das James-Webb-Teleskop im frühen Universum rätselhafte rote Lichtpunkte sieht.

Wo Sterne so dicht stehen, dass sie zusammenstoßen

In den meisten Gegenden der Milchstraße sind Sterne so weit voneinander entfernt, dass sie einander praktisch nie in die Quere kommen.

In Kugelsternhaufen und in den dichten Gasscheiben, die aktive Galaxienkerne umgeben, ist das anders. Dort drängen sich Sterne und jene Schwarzen Löcher, die aus früheren, ausgebrannten Riesensternen übrig geblieben sind, auf so engem Raum, dass echte Zusammenstöße vorkommen.

Untersucht hat die Forschung bislang vor allem die brutale Variante, bei der der Stern zerrissen wird und kurz hell aufleuchtet.

Die andere Möglichkeit war deutlich schlechter durchgerechnet. Schon vor Jahrzehnten zeigten Kip Thorne und Anna Żytkow, dass ein Neutronenstern in der Hülle eines Riesensterns steckenbleiben und dort dauerhaft mitleben kann.

Ob dasselbe auch mit einem Schwarzen Loch funktioniert, unter welchen Bedingungen es im Stern hängen bleibt und was für ein Gebilde dabei herauskommt, hat vorher niemand systematisch abgeklopft.

Beobachten lässt sich das ohnehin nicht, weil der entscheidende Vorgang nur Stunden dauert und tief im Inneren eines fernen Sternhaufens abläuft.

Wie das Team den Zusammenprall nachgerechnet hat

Yanlong Shi und seine Kolleginnen und Kollegen aus Toronto, Peking, Santa Barbara und Santa Cruz haben den Fall deshalb im Rechner nachgestellt, mit einem Stern von hundert Sonnenmassen als Ziel.

Zuerst verfolgten sie mit einem Bahnrechner Schritt für Schritt, wie das Schwarze Loch durch das Sterngas fliegt und dabei gebremst wird.

Danach setzten sie das Strömungsprogramm GIZMO ein, das den Stern in Millionen einzelne Gaspakete zerlegt und deren Stoßwellen und Verwirbelungen mitverfolgt.

Zuletzt kam MESA dazu, ein Programm, das den inneren Aufbau eines Sterns über die Zeit weiterrechnet.

Die Arbeit liegt bislang als Preprint auf dem Server arXiv und wurde noch nicht von unabhängigen Fachleuten begutachtet.

Gebremst wird das Schwarze Loch dabei von seiner eigenen Spur. Es zieht das Gas, durch das es rast, hinter sich zu einer dichten Schleppe zusammen, und diese Schleppe zerrt es mit ihrer Schwerkraft von hinten zurück.

Die befürchtete Zündung blieb aus

Die Bremsenergie muss irgendwo hin, und sie landet als Wärme im Stern. Daraus ergab sich die naheliegende Befürchtung, die das Team prüfen musste.

Ein Sternkern erzeugt seine Energie durch Kernfusion, deren Tempo extrem stark von der Temperatur abhängt. Heizt man ihn zusätzlich auf, sollte die Fusion schneller laufen, dadurch noch mehr heizen und den Stern in einer sich selbst verstärkenden Schleife auseinandertreiben.

Die MESA-Rechnung ergab das Gegenteil. Die zusätzliche Wärme bläht den Stern auf, und weil sich Gas beim Ausdehnen abkühlt, sinkt die Temperatur im Kern, statt zu steigen.

Die Fusionsleistung reagiert auf diese Abkühlung so empfindlich, dass sie im Lauf der Aufheizphase auf etwa ein Hundertstel ihres Ausgangswerts fällt. Der Stern weicht der Energie also aus, indem er größer und innen kälter wird.

Eine Grenze fanden die Simulationen trotzdem. Wiegt das Schwarze Loch mehr als etwa ein Fünftel des Sterns, setzt seine Abbremsung mehr Energie frei, als den Stern überhaupt zusammenhält.

In diesen Fällen fliegt ein großer Teil der Hülle davon, oder es bildet sich eine rotierende Scheibe, die laufend Masse verliert und nie zur Ruhe kommt.

Ein Stern mit einem Schwarzen Loch im Zentrum

Unterhalb dieser Grenze sieht das Ergebnis erstaunlich friedlich aus. Das Schwarze Loch schlägt ein, wird von der Gasreibung abgebremst, kehrt seine Flugrichtung um, schwingt noch ein paar Mal hin und her und kommt binnen weniger Tage im Zentrum zur Ruhe.

Die Hülle um es herum behält fast die gesamte ursprüngliche Sternmasse und pendelt sich in einen ruhigen Zustand ein, in dem Schwerkraft und Gasdruck einander die Waage halten.

Nach außen ist dieser Stern deutlich aufgeblähter als vorher, doch direkt am Schwarzen Loch bleibt das Gas so dicht wie Wasser, ungefähr ein Gramm pro Kubikzentimeter.

Die Stoßwelle mischt den Stern außerdem gründlich durch und schleppt frischen Wasserstoff aus den äußeren Schichten in den ausgebrannten Kern.

Wie lange ein solcher Schwarzloch-Stern anschließend existiert, lassen die Autoren offen, denn ihre Simulationen decken nur die ersten Tage ab. Über alles, was danach kommt, schreiben sie im Paper nüchtern: „Es folgen einige Spekulationen.“

Warum die roten Pünktchen des Webb-Teleskops dazupassen

Brisant wird das durch eine Beobachtung, die seit einigen Jahren für Unruhe sorgt. Das James-Webb-Teleskop hat im frühen Universum eine Menge kompakter, rot leuchtender Punkte gefunden, deren Licht sich bisher schwer einordnen lässt.

Eine der diskutierten Erklärungen ist genau so ein Objekt, ein Schwarzes Loch in einer dicken Gashülle, deren Oberfläche das rote Licht erzeugt.

Die hier gerechneten Schwarzloch-Sterne sind für diese Rolle noch deutlich zu leicht, doch die Autoren halten den Mechanismus für einen möglichen Weg dorthin und schreiben, er „könnte für den Ursprung der kleinen roten Punkte relevant sein“.

Ein zweiter Gedanke reicht noch weiter. Stürzt ein weiteres Schwarzes Loch in denselben Stern, könnten sich beide tief in der Gashülle zu einem Paar zusammenfinden, das durch die Reibung im Gas rasch enger wird und innerhalb weniger Jahre verschmilzt.

Das wäre eine Gravitationswellenquelle, die anders aussieht als eine Verschmelzung im leeren Raum, und die womöglich sogar ein sichtbares Nachleuchten hätte.

In dichten Sternhaufen könnten sich solche Einschläge wiederholen und das zentrale Schwarze Loch Schritt für Schritt schwerer machen.

Der Gedanke, dass ein Stern ein Schwarzes Loch verschlucken und danach einfach weiterleuchten kann, ist ungefähr das Gegenteil von dem, was die meisten über Schwarze Löcher im Kopf haben. Wenn du jemanden kennst, dem es genauso geht, gib ihm diesen Text weiter.

Meine Meinung dazu

Mich hat an dieser Arbeit vor allem die Umkehrung überrascht. Ich hatte im Kopf, dass zusätzliche Wärme einen Sternkern anheizt und die Fusion beschleunigt.

Dass ein Stern stattdessen ausweicht, indem er sich aufbläht und dabei innen kälter wird, hatte ich vorher so nicht verstanden. Dieser Zusammenhang wird mir auch bei anderen Fragen zur Sternentwicklung weiterhelfen.

Sympathisch finde ich außerdem, wie deutlich die Autoren markieren, wo ihre Rechnung aufhört. Sie zeigen die Entstehung eines Schwarzloch-Sterns über wenige Tage und sagen offen, dass alles Weitere Vermutung ist.

Bei einem Thema, das so nah an einer der aufregendsten Beobachtungen des Webb-Teleskops liegt, wäre die Versuchung groß gewesen, mehr zu behaupten.

Quelle: Yanlong Shi (Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, University of Toronto) et al., arXiv-Preprint, 2026; arXiv:2608.27596