Gaia BH3 fängt Gas aus dem Wind seines Begleitsterns ein, doch wie viel davon wirklich in ihm verschwindet, weiß niemand.
Ein verräterisches rotes Glimmen könnte das Geheimnis lüften, wenn Astronomen im richtigen Moment hinschauen.
Gaia BH3, das massereichste bekannte stellare Schwarze Loch der Milchstraße, fängt Gas aus dem Wind eines Riesensterns ein, verrät aber nicht, wie viel davon tatsächlich in ihm landet.
Weil Röntgenteleskope bislang keinen Mucks von ihm aufgefangen haben, schlagen zwei Astrophysiker vor, stattdessen nach einem roten Glimmen des umgebenden Gases zu suchen, das vom Leuchten des einstürzenden Gases angeregt wird.
Ihre Computermodelle, die sie mit Archivdaten des Very Large Telescope in Chile verglichen, zeigen allerdings, dass die vorhandenen Messungen nichts Neues verraten.
Erst eine dichte Beobachtungsserie im November 2029, wenn das Schwarze Loch dem Stern am nächsten kommt, könnte zeigen, wie viel seines Futters es wirklich schluckt, und die nächste Gelegenheit dazu gibt es erst 2041.
Ein Schwarzes Loch, das vom Wind seines Nachbarn lebt
Der europäische Satellit Gaia hat Gaia BH3 aufgespürt, weil ein alter Riesenstern um einen unsichtbaren, aber enorm schweren Partner taumelt.
Es ist das massereichste stellare Schwarze Loch, das man in unserer Galaxie kennt, also eines, das aus einem ausgebrannten Stern hervorgegangen ist.
Die beiden umkreisen sich auf einer stark gestreckten Ellipse, die sie über Jahre hinweg mal weit voneinander entfernt und mal dicht zusammenführt.
Wie jeder Riese verliert der Stern ständig Gas über einen langsamen Wind, ähnlich dem Sonnenwind, nur deutlich kräftiger.
Einen Teil davon fängt das Schwarze Loch mit seiner Schwerkraft ein.
Kurz bevor das Gas hineinfällt, heizt es sich so stark auf, dass es selbst zu leuchten beginnt, vor allem im Röntgenlicht.
Warum das Röntgenlicht allein die Frage nicht klärt
Im Mai 2024 richteten Astronomen das Röntgenteleskop Chandra auf das System und fanden nichts.
Dieses Schweigen lässt zwei Erklärungen zu, die sich nicht auseinanderhalten lassen.
Entweder verliert der Riese nur wenig Gas, oder das Loch verschluckt nur einen winzigen Bruchteil dessen, was es einfängt, während der Rest wieder davonströmt.
Beide Größen kennt niemand, und eine einzelne Röntgenmessung am Punkt der größten Entfernung verrät nur, wie sie in diesem einen Moment zusammenspielen.
Dabei wäre Gaia BH3 ein ideales Testobjekt, denn bei den meisten Schwarzen Löchern sieht man zwar, was sie abstrahlen, aber nicht, wie viel Nachschub sie bekommen.
Hier dagegen sind Masse, Bahn und Entfernung bekannt, und die Gasquelle ist ein Stern, den man direkt untersuchen kann.
Wie zwei Astrophysiker nach einem roten Glimmen suchen
Nico Cappelluti von der University of Miami und Fabio Pacucci vom Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian setzen deshalb auf einen anderen Effekt.
Das heiße Gas dicht am Loch sendet auch energiereiches Licht aus, das den umgebenden Wind trifft und dessen Wasserstoff zum Leuchten bringt, ähnlich wie eine Lampe den Nebel um sich herum aufhellt.
Wasserstoff leuchtet dabei in einem ganz bestimmten Rotton.
Wie hell dieses Glimmen ausfällt, hängt sowohl davon ab, wie viel Gas herumschwebt, als auch davon, wie viel Licht das Loch aussendet, weshalb es beide Unbekannten zugleich verraten kann.
Mit einem Simulationsprogramm berechneten die beiden für eine Vielzahl von Kombinationen aus Windstärke und Gaszufuhr, wie kräftig der Rotton entlang der Umlaufbahn sein müsste.
Diese Vorhersagen verglichen sie mit Archivdaten zweier Spektrografen am Very Large Telescope in Chile, also Instrumenten, die das Sternenlicht in seine Farben zerlegen, sodass schon eine schwache zusätzliche Farblinie auffallen würde.
Die Studie ist bislang als Vorabveröffentlichung auf dem Server arXiv erschienen und wurde noch nicht von unabhängigen Fachleuten begutachtet.
Warum eine einfache Suche das Leuchten übersehen hätte
Bisherige Suchen in solchen Daten gingen von einer schmalen, scharfen Linie aus, die mit dem Schwarzen Loch mitwandert.
Die Simulationen zeigten jedoch, dass das meiste Glimmen in dichten Szenarien von Gas stammt, das mit Tausenden Kilometern pro Sekunde auf das Loch zustürzt.
Weil sich ein Teil dieses Gases auf uns zu und ein anderer Teil von uns weg bewegt, verschiebt sich sein Licht mal ins Blaue und mal ins Rote, so wie der Ton eines Martinshorns beim Vorbeifahren kippt.
Der Rotton verschmiert dadurch zu einem breiten, flachen Hügel, der sich kaum vom Hintergrund abhebt.
Eine Suche nach einer schmalen Linie fängt davon nur etwa ein Prozent ein.
Die Forscher prüften deshalb jedes Modell mit genau der verschmierten Form, die es selbst vorhersagt.
Bei Modellen mit schnellerem Wind meldete die Auswertung daraufhin ein Signal, das sogar stärker ausfiel als vorhergesagt.
Cappelluti und Pacucci trauten ihm nicht, denn auch Modelle, deren Glimmen weit unter dem Rauschen liegen müsste, also unter dem unvermeidlichen Grundflimmern der Messung, lieferten scheinbare Treffer.
Der Grund ist der Riese selbst, dessen eigene rote Linie sich zwischen den Beobachtungen leicht verändert.
Bei schnellem Wind kommt das Glimmen vor allem aus dem Wind, der sich gemeinsam mit dem Stern bewegt, und deshalb fängt die Auswertung genau diese Schwankungen auf.
Für einen schnellen Wind sind die Archivdaten damit schlicht nicht aussagekräftig.
Was die vorhandenen Daten zeigen und was erst 2029 möglich wird
Unterm Strich schließen die Archivspektren nur wenige Szenarien aus, und zwar ausgerechnet solche, die das Röntgenteleskop schon verworfen hatte.
„Die optischen Spektren, die wir bereits haben, fügen der Röntgengrenze nichts hinzu“, schreiben die beiden in ihrer Studie.
Auch eine monatliche Überwachung in den kommenden beiden Jahren würde laut ihren Simulationen nur finden, was ohnehin schon ausgeschlossen ist.
Anders sieht es im November 2029 aus, wenn Gaia BH3 dem Riesen am nächsten kommt.
Dann schrumpft der Abstand auf rund ein Sechstel, von etwa der Strecke zwischen Sonne und Neptun auf weniger als die Strecke zwischen Sonne und Jupiter.
Gleichzeitig ändert der Stern auf diesem Bahnabschnitt seine Geschwindigkeit stark, sodass sich seine eigenen Farblinien deutlich verschieben, während das Glimmen dem Schwarzen Loch folgt und sich dadurch vom Sternenlicht trennen lässt.
Weht der Wind schnell, fängt das Loch in der Nähe des Sterns ein Vielfaches mehr Gas ein, und die simulierte Beobachtungsserie würde ein Glimmen aufspüren, das mit der Röntgenstille von 2024 vereinbar ist.
Weht er langsam, bleibt der eingefangene Anteil entlang der ganzen Bahn gleich, sodass ein Fund bedeuten würde, dass das Loch in Sternnähe deutlich mehr verschluckt als bei der Röntgenmessung.
Das verräterische Zeichen wäre in beiden Fällen allein der rote Wasserstoff-Ton, denn eine zweite, vom Helium erzeugte Linie bliebe nach den Rechnungen zu schwach.
Was eine Messung für die verborgenen Schwarzen Löcher der Milchstraße bedeuten würde
Die Frage reicht weit über Gaia BH3 hinaus, denn in der Milchstraße dürften rund hundert Millionen stellare Schwarze Löcher kreisen, die meisten allein und unsichtbar.
Wie hell sie leuchten, wenn sie Gas aus ihrer Umgebung aufsammeln, hängt genau davon ab, welcher Anteil des eingefangenen Gases tatsächlich hineinfällt.
Gelingt die Messung, „könnte Gaia BH3 zum ersten stellaren Schwarzen Loch werden, bei dem wir direkt messen, welcher Anteil des verfügbaren Gases tatsächlich verschluckt wird“, schreiben Cappelluti und Pacucci.
Garantiert ist das nicht.
Ist der Wind langsam und so schwach, wie gängige Abschätzungen für solche Sterne nahelegen, bleibt das Glimmen auch 2029 unsichtbar, und man müsste den Wind auf anderem Weg vermessen, etwa daran, wie er das ultraviolette Licht des Sterns schluckt.
Hinzu kommt ein ganz praktisches Problem, denn im Herbst 2029 steht der Stern von Chile aus nur noch kurz am dunklen Himmel, weshalb für die entscheidenden Wochen ein Großteleskop auf der Nordhalbkugel einspringen müsste, etwa das Keck-Observatorium auf Hawaii.
„Der Durchgang 2029 ist die erste und für lange Zeit einzige Gelegenheit, einem Schwarzen Loch bekannter Masse dabei zuzusehen, wie es auf eine bekannte Änderung seines Gasnachschubs reagiert“, schreiben die beiden.
Meine Einschätzung
An dieser Studie gefällt mir, wie offen sie mit einem leeren Ergebnis umgeht und daraus einen genauen Plan für die Zukunft macht.
Die Episode mit dem scheinbaren Treffer, den die Autoren als Schwankung des Sterns entlarven, zeigt, wie leicht man sich in solchen Daten selbst etwas vormachen könnte.
Bemerkenswert finde ich auch, dass die Himmelsmechanik einen festen Termin liefert, an dem ein Schwarzes Loch näher an seine Futterquelle heranrückt, sodass Astronomen Jahre im Voraus planen können, wer wann wohin schaut.
Wer diesen Termin verpasst, muss bis 2041 warten.
Wenn dich die Vorstellung genauso fasziniert, dass ein Rendezvous mit einem Schwarzen Loch längst im Kalender steht, dann schick diesen Artikel an jemanden, der im Herbst 2029 an diese Geschichte denken sollte.
Quelle: Nico Cappelluti (University of Miami), arXiv, 2026; ArXiv:2610.27075
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