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Hawking-Stern: Das schwarze Loch in einem Stern - hypothetisch machbar

Was würde passieren, wenn ein schwarzes Loch von einem Stern eingefangen wird? Ein Forschungsteam hat sich mit diesem hypothetischen Weltall-Szenario beschäftigt.



Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik hat die Entwicklung von Hawking-Sternen modelliert. Das sind hypothetische schwarze Löcher, die von neu entstehenden Sternen eingefangen wurden. Dabei fand das Team heraus, dass diese Sterne eine überraschend lange Lebensdauer haben können und in vielerlei Hinsicht normalen Sternen ähneln.

Kurz nach der Entstehung des Universums können viele winzige schwarze Löcher (sogenannte primordiale schwarze Löcher) entstanden sein. Einige von ihnen könnten bei der Entstehung neuer Sterne eingefangen worden sein. Einen Beweis für primordiale schwarze Löcher gibt es nicht – hypothetisch sind sie durchaus denkbar.

Sie könnten ein wichtiger Bestandteil der dunklen Materie sein und die Keimzelle für die supermassiven schwarzen Löcher im Zentrum heutiger Galaxien bilden. Dabei könnten sie sich im sehr frühen Universum mit einer großen Bandbreite an Massen gebildet haben. Einige von ihnen könnten so klein wie ein Asteroid sein, andere würden bis zu Tausende von Sonnenmassen ausmachen.

Eingefangen von einem Stern bei seiner Entstehung

Mit einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit könnte ein neu entstehender Stern ein schwarzes Loch mit der Masse eines Asteroiden oder eines kleinen Mondes einfangen. Dieses würde dann das Zentrum des Sterns einnehmen. Diese Idee wurde zum ersten Mal in den 1970er-Jahren von dem verstorbenen weltbekannten Astrophysiker Stephen Hawking vorgeschlagen. Deswegen auch der Name Hawking-Stern.

Das schwarze Loch im Zentrum eines solchen Hawking-Sterns würde nur langsam wachsen. Denn der Einfall von Gas zur Versorgung des schwarzen Lochs wird durch die ausströmende Leuchtkraft behindert.

Das internationale Forschungsteam modellierte verschiedene Anfangsmassen für das schwarze Loch und diverse Akkretionsmodellen für das Sternzentrum. Wenn die Masse des schwarzen Lochs klein ist, ist der Stern im Wesentlichen nicht von einem normalen Stern zu unterscheiden. Außerdem könnten diese Sterne erstaunlich lange leben.

"Unsere Sonne könnte sogar ein Schwarzes Loch in ihrem Zentrum haben, das so groß ist wie der Planet Merkur, ohne dass wir es bemerken", erklärt Earl Patrick Bellinge in einer Pressemitteilung. Der Hauptunterschied zwischen einem solchen Hawking-Stern und einem normalen Stern läge in der Nähe des Kerns, der durch die Akkretion auf das schwarze Loch transportiert würde. Die Eigenschaften der Sternenoberfläche würden gleich bleiben.

Vorerst nicht auffindbar

Mit den heutigen Methoden könne nicht nachgewiesen werden, ob sich ein schwarzes Loch im Zentrum eines Sterns befindet – wenn es Hawking Sterne überhaupt gibt. Jedoch könnte mit akustischen Schwingungen, der relativ neuen Asteroseismologie, das Innere eines Sterns untersucht werden.


Kippenhahn-Diagramme, die die Entwicklung des Sonneninneren mit und ohne zentrales schwarzes Loch zeigen (credits: Earl P. Bellinger, Matt E. Caplan, Taeho Ryu, et al.).

Jedoch brauche es weitere Untersuchungen, um diese Hypothese und die Existenz von Hawking-Sternen zu bestätigen, heißt es in der Studie. Laut dem Forschungsteam könnten auch rote Riesen, eine spätere Entwicklungsphase von Sternen, ein schwarzes Loch einfangen – hypothetisch.

Zur Studie

Die Studie wurde am 13. Dezember 2023 im Fachmagazin The Astrophysical Journal veröffentlicht: Solar Evolution Models with a Central Black Hole (Modelle der Sonnenentwicklung mit einem zentralen Schwarzen Loch).

Die Studie über dunkle Materie und primordiale schwarze Löcher wurde am 24. Mai 2016 veröffentlicht: Ligo Gravitational wave detection, primordial black holes, and the near-ir cosmic infrared background anisotropies (Ligo Gravitationswellennachweis, primordiale Schwarze Löcher und die Anisotropien des kosmischen Infrarot-Hintergrunds).

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