Cygnus X-1
Cygnus X-1 ist ein Röntgendoppelstern mit einem Schwarzen Loch und einem massereichen heißen Begleitstern. Die Bewegung des Systems verrät die Masse des unsichtbaren Partners. Heißes zufließendes Gas und seine polarisierte Röntgenstrahlung erschließen dagegen die Umgebung außerhalb des Schwarzen Lochs.
Wie messen Forschende ein Schwarzes Loch, dessen eigenes Inneres kein Licht aussendet?
Dieses Objekt vergleichen
Zur Orientierung
- Masse des Schwarzen Lochs
- 21,2 ± 2,2 SonnenmassenDynamische Bestimmung von 2021 unter Einbeziehung einer verbesserten Radioentfernung und optischer Daten.Miller-Jones et al., Science (2021), author abstract
- Entfernung zur Erde
- Ungefähr 7.200 LichtjahreDie Radioastrometrie von 2021 ergab 2,22 Kiloparsec mit Unsicherheiten von etwa 0,18 Kiloparsec.Miller-Jones et al., Science (2021), author abstract ICRAR (2021)
- Umlaufzeit des Doppelsternsystems
- Ungefähr 5,6 TageSchwarzes Loch und massereicher Stern umlaufen ihren gemeinsamen Schwerpunkt.NASA NICER Science Nugget (2022)
- Leuchtender Begleitstern
- Heißer massereicher ÜberrieseSein Wind liefert Material für die strahlende Umgebung; der sichtbare Stern ist nicht das Schwarze Loch selbst.ICRAR (2021) NASA (2022)
Röntgenlicht machte das System auffällig
Cygnus X-1 liegt in der Milchstraße im Sternbild Schwan. Es wurde 1964 als kosmische Röntgenquelle entdeckt und gehört zu den historischen Schlüsselsystemen für den Nachweis stellarer Schwarzer Löcher. Der Name bezeichnet ein beobachtetes Doppelsternsystem, nicht einen einzelnen sichtbaren schwarzen Punkt am Himmel.
Der helle Partner ist ein heißer Überriese. Ein Teil seines abströmenden Materials gelangt in die Umgebung des kompakten Partners. Dort können eine Akkretionsscheibe und heißes Plasma entstehen. Die dabei freigesetzte Strahlung stammt von Materie außerhalb des Ereignishorizonts. Sie ist kein Licht, das aus dem Inneren des Schwarzen Lochs entkommt.
ICRAR (2021) NASA (2022)Eine bessere Entfernung verändert die abgeleitete Masse
2021 bestimmten Forschende die Entfernung durch Radioastrometrie genauer. Während die Erde um die Sonne läuft, ändert sich unsere Blickrichtung auf das System geringfügig gegenüber weit entfernten Hintergrundquellen. Diese jährliche Parallaxe ist ein geometrischer Entfernungshinweis. Zusätzlich musste die eigene Bewegung des Doppelsternsystems berücksichtigt werden.
Die neue Entfernung von ungefähr 2,22 Kiloparsec wurde mit früheren optischen Daten verbunden. Daraus ergab sich für das Schwarze Loch eine Masse von 21,2 Sonnenmassen bei einer Unsicherheit von 2,2 Sonnenmassen. Die Zahl wurde nicht aus der Größe eines schwarzen Flecks im Bild abgelesen. Sie entsteht aus mehreren zusammengehörigen Messungen und der dynamischen Modellierung des Systems. Eine veränderte Entfernung kann deshalb auch eine frühere Massenschätzung verschieben.
Miller-Jones et al., Science (2021), author abstract ICRAR (2021)Die Masse erzählt etwas über den Vorläuferstern
Massereiche Sterne verlieren während ihres Lebens Material durch Winde. Dieser Verlust beeinflusst, wie viel Masse für einen späteren kompakten Rest übrig bleibt. Ein Schwarzes Loch mit gut zwanzig Sonnenmassen in einer Umgebung mit relativ vielen schweren Elementen ist deshalb eine wichtige Randbedingung für Entwicklungsmodelle.
Die Studie von 2021 folgerte, dass die angesetzten Windverluste massereicher Sterne überprüft werden müssen. Das ist keine vollständige Rekonstruktion jeder früheren Phase des Doppelsternsystems. Es zeigt, wie eine präzisere Messung an einem bekannten Objekt die allgemeinere Theorie herausfordern kann. Eine neue Massenschätzung ist damit auch ein Test dafür, wie gut Modelle den Zusammenhang zwischen Sternwind und verbleibendem Restkörper beschreiben.
Miller-Jones et al., Science (2021), author abstractPolarisation erschließt die Form des heißen Plasmas
IXPE maß 2022 die Polarisation des Röntgenlichts. Sie beschreibt eine bevorzugte Orientierung der Schwingung des elektrischen Feldes. Zusammen mit gleichzeitigen Spektren von NICER und NuSTAR lieferte sie Hinweise auf die Geometrie der strahlenden Umgebung. Die Helligkeit allein könnte verschiedene Anordnungen ähnlich aussehen lassen.
Die gemessene Polarisationsrichtung lag entlang der zuvor im Radio bestimmten Jetrichtung. Die Auswertung sprach für heißes Plasma, das sich in einer Ebene senkrecht zur Jetachse ausdehnt. Damit wurden Modelle einer schmalen, entlang des Jets aufgerichteten Plasmaquelle eingeschränkt. Ob die Korona die Scheibe ober- und unterhalb begleitet oder ihren inneren Bereich ersetzt, blieb eine Frage der passenden Modelle. Diese Geometrie wurde aus Strahlung erschlossen, nicht wie ein räumliches Foto direkt aufgenommen.
Krawczynski et al., Science (2022), author abstract NASA NICER Science Nugget (2022) NASA (2022)Eine Systemskizze übertreibt zwangsläufig die Nähe zum Horizont
Die Illustration folgt einer zuvor gesichteten ICRAR-Darstellung. Sie ordnet Begleitstern, Gaszufluss, Scheibe und Jets räumlich an. Ihre Farbgebung veranschaulicht verschiedene Komponenten; sie zeigt keine natürliche Augenansicht und keine maßstabgetreue Vermessung.
Auf der Größenskala des gesamten Doppelsterns wäre der Ereignishorizont viel zu klein, um so anschaulich hervorzutreten. Auch ein Jet kommt aus der magnetisierten Umgebung des Akkretionsflusses und nicht aus einem sichtbaren Lochinneren. Cygnus X-1 wird deshalb durch die Verbindung von Bahndynamik, Spektren, Radioinformationen und Polarisation verständlich, während jedes einzelne Bild nur einen Teil dieser Erkenntnisse vermitteln kann.
ICRAR (2021) Krawczynski et al., Science (2022), author abstractEine Frage führt zur nächsten.
Schwarze Löcher
Sagittarius A*
Im Zentrum der Milchstraße steckt die Masse von rund vier Millionen Sonnen in einem extrem kompakten Bereich. Sternbahnen und ein rekonstruierter Radiolichtring erschließen Sagittarius A* auf ganz unterschiedlichen Skalen. Sichtbar wird die Umgebung des Schwarzen Lochs; sein Inneres bleibt unserer Beobachtung entzogen.
Objekt entdecken
Schwarze Löcher
M87*
M87* ist das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie Messier 87. Sein heller Radiolichtring wurde 2019 weltweit bekannt. Heute zeigen Beobachtungen verschiedener Jahre und Wellenlängen, wie sich die leuchtende Umgebung verändert und wie sie mit einem weit hinausreichenden Jet zusammenhängen könnte.
Objekt entdecken
Sterne
Rigel
Rigel markiert einen Fuß des Orion und leuchtet bläulichweiß. Der Überriese ist viel heißer und größer als die Sonne. Seine Schwingungen und sein veränderlicher Sternwind helfen zu untersuchen, wie massereiche Sterne aufgebaut sind und Materie an ihre Umgebung verlieren.
Objekt entdeckenQuellen und Bildnachweis
Redaktioneller Quellenstand: 2026-11-11
- First black hole ever detected is more massive than we thought · ICRAR (2021) · abgerufen 2026-11-11
- NASA's IXPE Reveals Shape, Orientation of Hot Matter Around Black Hole · NASA (2022) · abgerufen 2026-11-11
- Cygnus X-1 contains a 21-solar mass black hole: implications for massive star winds · Miller-Jones et al., Science (2021), author abstract · abgerufen 2026-11-11
- Polarized x-rays constrain the disk-jet geometry in the black hole x-ray binary Cygnus X-1 · Krawczynski et al., Science (2022), author abstract · abgerufen 2026-11-11
- NICER assists on first X-ray polarization measurement of a black-hole binary · NASA NICER Science Nugget (2022) · abgerufen 2026-11-11
KI-generierte künstlerische Systemdarstellung nach Sichtung einer ICRAR-Illustration. Keine Teleskopaufnahme und nicht maßstabgetreu: Farben, Gaszufluss, Scheibe und Jets sind schematisch; der Ereignishorizont ist auf dieser Systemskala nicht aufgelöst. Die Darstellung dient der Veranschaulichung; wissenschaftliche Aussagen beruhen auf den verlinkten Quellen.