Raffaele Pascale, Forscher am INAF in Bologna und Erstautor der in A&A Letters veröffentlichten Studie über die Masse des Schwarzen Lochs im Zentrum von Leo I. Bildnachweis: Inaf
Wir haben vor drei Jahren darüber gesprochen, über die Zwerggalaxie Leo I, und wir haben sie „einen kleinen Löwen mit einem großen Herzen“ genannt. Laut der damals veröffentlichten Studie eines Teams um Maria Jose Bustamante-Rosell von der University of Texas in Austin (USA) war es sicherlich keine Übertreibung: Die Schätzung der Masse des Schwarzen Lochs, das Leo I beherbergt in der Mitte wurde ein Wert von gut 3,3 festgestellt Millionen der Sonnenmassen. Ein enormer Wert, der alle vernünftigen Erwartungen übertrifft: vergleichbar mit dem von Sagittarius A* (4,4 Millionen Sonnenmassen), dem supermassiven Schwarzen Loch unserer Galaxie, der Milchstraße, das jedoch eine etwa zehntausendmal größere Masse hat.
Kurz gesagt, ein Wert, der mehr als einen Astronomen zum Springen bringen würde. So geschah es mit den vier Autoren einer neuen Studie, die veröffentlicht wurde online letzten April am A&A-Briefe, wonach diese Schätzung von 3,3 Millionen Sonnenmassen drastisch reduziert werden muss: Das Schwarze Loch von Leo I würde im besten Fall Hunderttausende Sonnenmassen nicht überschreiten. Daher nicht supermassiv, aber mittelschwer. Wie sind Sie dort hin gekommen? Wir haben den Erstautor der neuen Studie gefragt: Raffaele Pascale, 32 Jahre alt, ursprünglich aus Satriano di Lucania in der Basilikata, jetzt Forscher am INAF in Bologna. „Es war mehr oder weniger Anfang letzten Jahres“, erinnert er sich, „ich arbeitete mit Alessandro Della Croce an einer anderen Forschung zu Schwarzen Löchern mittlerer Masse, als Carlo Nipoti, der mein Doktorvater gewesen war, mir das Studio von Maria verwies.“ José Bustamante”.
Das, wo man sagt, dass sich im Zentrum von Leo I ein supermassereiches Schwarzes Loch befindet?
“Ja genau. Es war ein wirklich ungewöhnliches Ergebnis. Ich erinnere mich, dass Carlo es scherzhaft „das Schwarze Loch mit der Galaxie um es herum“ nannte. Es schien unglaublich groß im Vergleich zu der Galaxie, in der es sich befand, einer kleinen Satellitengalaxie der Milchstraße. Das Thema interessierte uns, wir arbeiteten an Schwarzen Löchern mittlerer Masse in Kugelsternhaufen. Also beschlossen wir, zu versuchen, etwas mehr zu verstehen.“
Kurz gesagt, Sie waren ein wenig vorsichtig. Wie haben Sie es geschafft, mehr zu verstehen? Haben Sie neue Daten gesammelt?
„Nein, wir haben die Daten für bare Münze genommen. Deshalb haben wir Kontakt mit der Erstautorin des Artikels, Maria Jose Bustamante, aufgenommen und sie direkt gebeten, sie uns zur Verfügung zu stellen. Tatsächlich bestand unsere Idee darin, zu versuchen, sie mit einer anderen Methode zu analysieren.“
Hat sie sie für dich besorgt?
„Ja, ich habe ihr eine E-Mail geschrieben, in der ich ihr erklärte, dass wir ihren Artikel gelesen hatten, dass wir großes Interesse daran hätten, ähnliche Arbeiten durchzuführen, und sie sogar gefragt habe, ob sie uns ihre Daten zur Verfügung stellen könne. Und sie schickte sie mir innerhalb weniger Tage: Es waren Textdateien, Dateien mit spektroskopischen Daten zur Wahrscheinlichkeitsverteilung der Geschwindigkeit der Sterne in dieser Region. Letzten Sommer machten wir uns also an die Arbeit.“
Und was hast du gefunden?
„Wir haben offenbar ganz andere Ergebnisse erhalten als sie.“
Sehr verschieden? In welchem Sinne?
„Zuallererst zur Wahrscheinlichkeit, dass dieses Schwarze Loch tatsächlich existiert: Ihrer Meinung nach besteht die Möglichkeit, dass Nicht vorhanden ist, ist sehr unwahrscheinlich. Was wir jedoch herausgefunden haben, ist, dass die Wahrscheinlichkeit, dass dieses Schwarze Loch nicht existiert, ungefähr genauso groß ist wie die Wahrscheinlichkeit, dass es dort ist. Dann gibt es noch die Schätzung der Masse: Man sagt, sie betrage über eine Million Sonnenmassen, während unserer Meinung nach – falls dieses Schwarze Loch existiert – seine Masse nicht größer als ein paar Hunderttausend Sonnenmassen ist. Daher ist es viel weniger massereich und entspricht viel mehr den Modellen der Entstehung von Schwarzen Löchern und vor allem dem, was diese Art von System voraussichtlich beherbergen wird. Mit anderen Worten: Unserer Meinung nach besteht die Besonderheit dieser Galaxie darin, dass sie in Wirklichkeit keine besondere, sondern eine normale Galaxie ist, wie viele andere auch.
Leo I (Einschub), eine winzige Satellitengalaxie der Milchstraße (im Hauptbild), hat in ihrem Kern ein Schwarzes Loch, das fast so massereich ist wie der der Milchstraße, aber etwa 30-mal größer ist. Credits: Esq/Gaia/Dpac; SDSS (Box)
Ich verstehe, dass die verwendete Methode unterschiedlich ist, aber wie ist es möglich, ausgehend von denselben Daten zu so weit entfernten Ergebnissen zu gelangen?
„Ich denke, es hängt alles davon ab, wie präzise eine Messung mit einem bestimmten Instrument durchgeführt werden kann. Und wir glauben, dass das von uns verwendete Tool viel genauer und präziser ist als das, das sie verwendet haben. Ich sage „Werkzeug“ in Anführungszeichen: Wir sprechen über Vergleichsmethoden zwischen einer bestimmten Art von Modellen und Beobachtungen. Und sogenannte dynamische Modelle, die auf Verteilungsfunktionen basieren, die von Aktionen abhängen. Das heißt, eine Methode, die mit einer Art Vergleich zwischen Daten und Modellen auf Basis der Bayes’schen Statistik gekoppelt ist. Nun, die Methodik und die Modelle, die wir zur Beschreibung der Dynamik dieser Systeme mit Schwarzen Löchern verwendet haben, sind unserer Meinung nach viel genauer – und auch viel allgemeiner – als die Modelle und statistischen Methoden, die stattdessen von Bustamantes Team verwendet wurden ».
Was ist der Unterschied zwischen Ihrer und ihrer Methode?
„Nun, sagen wir mal, wir haben die Möglichkeit, „auf viele degenerierte Parameter zu verzichten“, wie es im Fachjargon heißt: Wir können zum Beispiel mögliche Abhängigkeiten der Masse dieses Schwarzen Lochs von dem, was man nennt, untersuchen Sternanisotropie – also die Geschwindigkeitsverteilung der im Zentrum von Löwe I vorhandenen Sterne. Denn identische Gravitationseffekte können unterschiedliche Ursachen haben.“
Aber was könnte es sonst sein, wenn es nicht ein Schwarzes Loch ist, das zu Daten wie den gesammelten führt?
„Wir sagen nicht, dass das Schwarze Loch nicht existiert, wir sind nicht an dem Punkt, seine Anwesenheit auszuschließen: Wir setzen eine Untergrenze für seine maximale Masse.“
Was wird der nächste Schritt sein? Neue Daten sammeln?
„Nun, wir erwarten auf jeden Fall, dass das Bustamante-Team neue Daten vorlegt.“
Glaubst du, dass sie sie dir noch einmal geben werden? Nachdem Sie die vorherigen verwendet haben, um das Ergebnis zu zerstören?
„Ich würde ja sagen, andererseits waren wir ihnen gegenüber immer sehr ehrlich und sehr korrekt. Wir haben beispielsweise auch den Autor des Artikels konsultiert, bevor wir ihn zur Veröffentlichung eingereicht haben. Wir haben uns nicht die Freiheit genommen, Dinge heimlich zu tun: Wir haben zunächst nach einer Meinung gefragt, und auch während des Schreibens unseres Artikels gab es einen kontinuierlichen Briefwechsel. Ich kann mir also vorstellen, dass wir bald einige neue Daten sehen werden, sie werden wahrscheinlich etwas auf der Grundlage dieser Daten veröffentlichen und dann werden wir eine Bewertung vornehmen. Kurz gesagt, die Frage ist noch offen. Nehmen wir an, es gibt eine zweite Stimme, die unsere ist, während es diese vorher noch gar nicht gab.“
Die vier Autoren der neuen Studie über die Masse des Schwarzen Lochs im Zentrum von Leo I. Von links: Raffaele Pascale, Carlo Nipoti, Alessandro Della Croce und Francesco Calura. Bildnachweis: Inaf
Ist das nicht seltsam? Ich meine, ihr Ergebnis ist so ungewöhnlich, dass ich mir vorgestellt habe, es gäbe einen Wettlauf um die Demontage …
„Nun, ich weiß es nicht. Denken wir daran, dass ihr Artikel Ende 2021 erschien, also vor noch nicht allzu langer Zeit. Ich weiß nicht, ob es eine andere Gruppe gibt, die an der gleichen Sache arbeitet. Andererseits besteht die größte Schwierigkeit darin, über die Daten zu verfügen, es sei denn, Sie verfügen über ein proprietäres Instrument oder auf jeden Fall über eines mit einer bestimmten Anzahl garantierter Beobachtungsstunden. Der Vorteil von Bustamantes Team besteht darin, dass sie Zugang zu einem Spektrographen hatten, auch wenn er nicht vollständig proprietär war, aber dennoch – glaube ich – für den internen Gebrauch der University of Texas bestimmt war.“
Sammeln Sie deshalb keine weiteren Daten selbst?
„Ja, und auch, weil wir alle, die Autoren dieses Artikels, auf der theoretischen Seite arbeiten. Ganz einfach: Obwohl wir offensichtlich wissen, wie man einen Antrag auf Beobachtungszeit stellt, und dies teilweise auch getan haben, ist keiner von uns ein Experte auf dem Beobachtungssektor.“
Machen Sie sich nicht die Hände schmutzig…
„Aber nein, es geht nicht darum, sich die Hände schmutzig zu machen… Nehmen wir an, wir haben noch nie darüber nachgedacht. Vielleicht werden wir das in Zukunft tun, denn es besteht auf jeden Fall die Möglichkeit einer Verbesserung auf der Grundlage genauerer Daten, das ist sicher.“
Und in jedem Fall stellt Bustaamte Ihnen die Daten zur Verfügung.
„Ja, er hat uns gesagt, dass sie auf sie warten, diese neuen Daten, und er hat es auch erwähnt vielversprechende Ergebnisse – vielversprechende Ergebnisse. Allerdings wissen wir nicht, ob und wann sie veröffentlicht werden.“
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