Es war nicht hell, schleuderte keine auffällige Röntgenstrahlung ins All und verriet sich auch nicht durch eine leuchtende Scheibe aus heißem Gas. Gaia BH3 war praktisch unsichtbar. Erst die ungewöhnliche Bewegung eines Sterns zeigte Astronomen, dass dieser einen sehr schweren, dunklen Begleiter besitzen musste. Als die Masse des Objekts bestimmt wurde, war klar, dass die europäische Weltraummission Gaia etwas Außergewöhnliches gefunden hatte: ein Schwarzes Loch mit rund 33 Sonnenmassen in weniger als 2.000 Lichtjahren Entfernung.

Gaia BH3 gehört zur Klasse der stellaren Schwarzen Löcher, also jener Schwarzen Löcher, die aus massereichen Sternen hervorgegangen sind. Seine Masse wurde auf 32,7 Sonnenmassen mit einer Unsicherheit von weniger als einer Sonnenmasse bestimmt. Damit ist es das massereichste bislang bekannte Schwarze Loch stellaren Ursprungs in der Milchstraße, dessen Masse durch die Bewegung eines Begleitsterns bestimmt werden konnte. Noch bemerkenswerter ist seine Nähe: Mit etwa 590 Parsec beziehungsweise rund 1.900 Lichtjahren Entfernung befindet sich Gaia BH3 astronomisch gesehen praktisch in unserer kosmischen Nachbarschaft.

Was ist Gaia BH3?

Gaia BH3 ist Teil eines Doppelsternsystems. Das System besteht aus dem Schwarzen Loch und einem alten, massearmen Stern, der beide Objekte auf einer stark elliptischen Bahn um ihren gemeinsamen Schwerpunkt führt. Der Begleitstern besitzt nur ungefähr vier Fünftel der Sonnenmasse und ist inzwischen zu einem Roten Riesen entwickelt.

Das Schwarze Loch selbst ist dagegen unsichtbar. Anders als bei Cygnus X-1 findet derzeit keine starke Übertragung von Materie vom Begleitstern auf das Schwarze Loch statt. Es besitzt deshalb keine helle Akkretionsscheibe, die intensive Röntgenstrahlung aussendet. Astronomen bezeichnen solche Objekte als ruhende oder inaktive Schwarze Löcher.

Gerade das macht Gaia BH3 so interessant. Ein Schwarzes Loch muss nicht auffällig strahlen, um entdeckt werden zu können. Seine Gravitation bleibt vorhanden. Wenn es einen sichtbaren Stern begleitet, verändert es dessen Bewegung. Genau diese Bewegung kann mit ausreichend präzisen Messinstrumenten nachgewiesen werden.

Wo befindet sich Gaia BH3?

Gaia BH3 liegt rund 1.900 Lichtjahre von der Erde entfernt in Richtung des Sternbildes Adler. Damit ist es eines der nächstgelegenen bekannten Schwarzen Löcher überhaupt. Bei seiner Entdeckung 2024 war lediglich Gaia BH1 mit einer Entfernung von ungefähr 1.500 Lichtjahren näher bekannt.

Die Bezeichnung „kosmische Nachbarschaft“ ist daher durchaus angemessen, muss aber im astronomischen Maßstab verstanden werden. 1.900 Lichtjahre entsprechen einer Entfernung, die kein bekanntes Raumfahrzeug auch nur annähernd überwinden könnte. Von einer unmittelbaren Nähe zum Sonnensystem kann also keine Rede sein.

Innerhalb der Milchstraße ist diese Distanz jedoch klein. Unsere Galaxie besitzt einen Durchmesser von ungefähr 100.000 Lichtjahren. Gaia BH3 befindet sich somit in einem vergleichsweise kleinen Teil dieser Entfernung von uns.

Wie wurde Gaia BH3 entdeckt?

Die Entdeckung gelang mit der ESA-Mission Gaia. Das Weltraumteleskop wurde entwickelt, um Positionen, Entfernungen und Bewegungen von mehr als einer Milliarde Sternen mit außergewöhnlicher Genauigkeit zu vermessen. Aus diesen Daten entsteht eine dreidimensionale Karte großer Teile der Milchstraße.

Bei der Vorbereitung eines neuen Gaia-Datenkatalogs stießen Forscher auf einen Stern, dessen Bewegung nicht durch einen einzelnen Himmelskörper erklärt werden konnte. Er zeigte eine regelmäßige Bahnbewegung, die auf einen massereichen unsichtbaren Begleiter hinwies.

Genau darin liegt eine besondere Stärke der Gaia-Mission. Ein ruhendes Schwarzes Loch erzeugt möglicherweise kaum nachweisbare Strahlung. Seine Gravitation lässt sich jedoch nicht verbergen. Wenn ein sichtbarer Stern ein solches Objekt umkreist, zeichnet dessen Bewegung gewissermaßen die Anwesenheit der unsichtbaren Masse nach.

Weitere Beobachtungen mit bodengebundenen Instrumenten, darunter das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile, ermöglichten eine wesentlich genauere Bestimmung der Bahn und Masse des Systems. Die Daten ließen keinen gewöhnlichen Stern als Erklärung zu. Das unsichtbare Objekt musste ungefähr 33 Sonnenmassen besitzen – ein eindeutiger Hinweis auf ein Schwarzes Loch.

Wie schwer ist Gaia BH3?

Die Masse von Gaia BH3 liegt bei ungefähr 32,7 Sonnenmassen. Damit übertrifft es die meisten bekannten stellaren Schwarzen Löcher unserer Galaxie deutlich. Viele zuvor bekannte Exemplare besitzen ungefähr fünf bis 15 Sonnenmassen. Selbst Cygnus X-1, eines der berühmtesten Schwarzen Löcher der Milchstraße, kommt nach aktuellen Messungen auf rund 21 Sonnenmassen.

Gaia BH3 befindet sich daher in einer Größenordnung, die Astronomen innerhalb der Milchstraße lange vor allem aus theoretischen Modellen kannten. Schwarze Löcher mit ähnlichen Massen waren zuvor bereits durch Gravitationswellen entdeckt worden. Bei Verschmelzungen Schwarzer Löcher hatten die Detektoren LIGO und Virgo mehrfach Objekte mit mehreren zehn Sonnenmassen nachgewiesen. Gaia BH3 zeigte nun, dass ein solches schweres Schwarzes Loch auch als Bestandteil eines normalen Sternsystems in unserer Galaxie existiert.

Das macht die Entdeckung zu einer wichtigen Verbindung zwischen zwei Forschungsgebieten. Gravitationswellendetektoren zeigen, dass schwere stellare Schwarze Löcher existieren. Gaia ermöglicht es, einzelne Vertreter in der Milchstraße aufzuspüren und ihre Umgebung genauer zu untersuchen.

Wie groß ist Gaia BH3?

Eine Masse von 33 Sonnen klingt gewaltig, doch der Ereignishorizont eines stellaren Schwarzen Lochs ist überraschend klein. Für ein vereinfachtes nicht rotierendes Schwarzes Loch dieser Masse würde der Schwarzschild-Radius bei knapp 100 Kilometern liegen. Der Durchmesser des Ereignishorizonts wäre also nur ungefähr 200 Kilometer groß.

Damit wäre die Masse von rund 33 Sonnen in einem Bereich eingeschlossen, dessen Durchmesser ungefähr der Entfernung zwischen zwei benachbarten Großstädten entsprechen könnte.

Genau diese extreme Konzentration von Masse erzeugt die charakteristischen Eigenschaften eines Schwarzen Lochs. Jenseits des Ereignishorizonts kann selbst Licht nicht mehr nach außen gelangen.

Ob Gaia BH3 schnell rotiert und wie sich diese Rotation genau auf die Größe und Form seines Ereignishorizonts auswirkt, ist derzeit nicht so präzise bekannt wie beispielsweise bei einigen aktiv Materie aufnehmenden Schwarzen Löchern. Da Gaia BH3 kaum strahlt, fehlen viele der spektroskopischen Möglichkeiten, mit denen der Spin aktiver Schwarzer Löcher untersucht wird.

Warum ist Gaia BH3 ein „schlafendes“ Schwarzes Loch?

Der Begriff „schlafend“ oder „ruhend“ bedeutet nicht, dass die Gravitation des Schwarzen Lochs abgeschaltet wäre. Gemeint ist lediglich, dass es gegenwärtig keine größeren Mengen Materie aufnimmt und dadurch keine auffällige elektromagnetische Strahlung erzeugt.

Der Begleitstern von Gaia BH3 bewegt sich auf einer weiten, stark elliptischen Bahn. Ein vollständiger Umlauf dauert ungefähr 11,6 Jahre. Selbst bei der größten Annäherung bleiben die beiden Objekte so weit voneinander entfernt, dass kein starker Materiestrom vom Stern auf das Schwarze Loch entsteht.

Das System unterscheidet sich damit grundlegend von Röntgendoppelsternen wie Cygnus X-1. Dort liefert ein massereicher Begleitstern ständig Gas, das in die Umgebung des Schwarzen Lochs gelangt und intensive Röntgenstrahlung erzeugt.

Gaia BH3 hingegen verrät sich fast ausschließlich durch Gravitation.

Warum konnte ein Schwarzes Loch mit 33 Sonnenmassen entstehen?

Eine der wichtigsten Besonderheiten des Systems betrifft seinen Begleitstern. Er enthält außerordentlich wenige Elemente, die in der Astronomie schwerer als Helium sind. Astronomen sprechen von einer sehr niedrigen Metallizität.

Das ist für die Entstehung schwerer Schwarzer Löcher entscheidend. Massereiche Sterne verlieren während ihres Lebens einen Teil ihrer Materie durch Sternwinde. Wie stark dieser Masseverlust ausfällt, hängt unter anderem von der chemischen Zusammensetzung des Sterns ab. Metallarme Sterne können schwächere Sternwinde besitzen und dadurch vor ihrem Kollaps deutlich mehr Masse behalten.

Wenn ein solcher Stern am Ende seines Lebens zusammenbricht, kann ein entsprechend massereiches Schwarzes Loch zurückbleiben. Genau dieses Szenario war schon vor der Entdeckung von Gaia BH3 ein wichtiger Bestandteil von Sternentwicklungsmodellen. Das neue System liefert nun einen besonders nahen Beobachtungsfall, der diese Verbindung zwischen niedriger Metallizität und schweren stellaren Schwarzen Löchern unterstützt.

Der Vorläufer von Gaia BH3 dürfte ursprünglich erheblich massereicher als das heutige Schwarze Loch gewesen sein. Wie groß seine Ausgangsmasse genau war und auf welchem Entwicklungsweg das heutige Doppelsternsystem entstand, lässt sich allerdings nicht unmittelbar beobachten.

Stammt Gaia BH3 aus einem alten Sternhaufen?

Kurz nach der Bekanntgabe der Entdeckung ergab sich ein weiterer bemerkenswerter Zusammenhang. Die Bewegung des Systems durch die Milchstraße und die chemische Zusammensetzung seines sichtbaren Sterns passen zum Sternstrom ED-2.

Ein Sternstrom ist eine langgezogene Gruppe von Sternen, die sich auf ähnlichen Bahnen durch die Galaxie bewegen. Solche Strukturen können entstehen, wenn ein früherer Sternhaufen durch die Gezeitenkräfte der Milchstraße auseinandergerissen wird.

Untersuchungen aus dem Jahr 2024 kamen zu dem Ergebnis, dass Gaia BH3 sehr wahrscheinlich zum ED-2-Strom gehört. Damit wäre das Schwarze Loch mit den Überresten eines alten, zerstörten Sternhaufens verbunden. Die untersuchten ED-2-Sterne besitzen eine ähnlich geringe Metallizität wie der heutige Begleitstern von Gaia BH3.

Das wirft zugleich eine neue Frage auf: Entstand das heutige Doppelsternsystem gemeinsam und entwickelte sich weitgehend ungestört – oder spielte die dichte Umgebung des ursprünglichen Sternhaufens eine entscheidende Rolle?

Beide Szenarien werden untersucht. Modelle zeigen, dass ein Gaia-BH3-ähnliches System prinzipiell durch die Entwicklung eines ursprünglichen Doppelsternsystems entstehen kann. Andere Arbeiten kommen dagegen zu dem Ergebnis, dass dynamische Begegnungen innerhalb eines Sternhaufens eine wichtige Rolle gespielt haben könnten. Die genaue Entstehungsgeschichte ist daher noch nicht abschließend geklärt.

Was verrät der Begleitstern über die Vergangenheit von Gaia BH3?

Der unscheinbare Begleitstern ist für Astronomen fast ebenso interessant wie das Schwarze Loch selbst. Da das Schwarze Loch kaum Strahlung erzeugt, bietet der Stern eine der besten Möglichkeiten, etwas über die Geschichte des Systems herauszufinden.

Bereits die ersten Untersuchungen zeigten seine extrem niedrige Metallizität. 2026 wurde seine chemische Zusammensetzung noch wesentlich detaillierter untersucht. Forscher analysierten hochauflösende Spektren und bestimmten die Häufigkeit von insgesamt 51 Elementen – von Lithium bis Uran.

Die chemische Signatur ähnelt stark der von Sternen des ED-2-Stroms. Die Ergebnisse sprechen dafür, dass die gemessenen Elemente nicht hauptsächlich durch Material entstanden sind, das beim Kollaps des Vorläufersterns von Gaia BH3 auf den Begleiter gelangte. Wahrscheinlicher ist, dass die chemische Zusammensetzung die frühe Entwicklung jener Sternpopulation widerspiegelt, aus der das gesamte System hervorgegangen ist.

Damit wird Gaia BH3 zu einer Art archäologischem Fundstück der Milchstraße. Nicht nur das Schwarze Loch, sondern auch sein Begleitstern trägt Informationen aus einer sehr alten stellaren Population.

Ist Gaia BH3 das größte Schwarze Loch der Milchstraße?

Nein. Diese Formulierung würde zwei völlig unterschiedliche Arten Schwarzer Löcher miteinander vermischen.

Im Zentrum der Milchstraße befindet sich Sagittarius A*, ein supermassereiches Schwarzes Loch mit ungefähr vier Millionen Sonnenmassen. Dagegen erscheinen die rund 33 Sonnenmassen von Gaia BH3 winzig.

Der Rekord von Gaia BH3 gilt für Schwarze Löcher stellaren Ursprungs, also Objekte, die durch die Entwicklung massereicher Sterne entstanden sind. Innerhalb dieser Klasse ist Gaia BH3 derzeit das massereichste dynamisch bestätigte Exemplar in unserer Galaxie.

Die Unterscheidung ist wichtig. Supermassereiche Schwarze Löcher wie Sagittarius A* entstanden wahrscheinlich über völlig andere Entwicklungswege und besitzen Massen von Millionen oder sogar Milliarden Sonnen.

Ist Gaia BH3 gefährlich für die Erde?

Trotz seiner astronomisch vergleichsweise geringen Entfernung stellt Gaia BH3 keine Gefahr für die Erde dar. Rund 1.900 Lichtjahre sind immer noch eine enorme Distanz.

Ein Schwarzes Loch besitzt zudem keine besondere Fernwirkung, durch die es Materie aus beliebigen Entfernungen ansaugt. In großer Entfernung verhält sich seine Gravitation genauso wie die jedes anderen Körpers gleicher Masse.

Würde man beispielsweise die Sonne durch ein Schwarzes Loch mit exakt einer Sonnenmasse ersetzen, würde sich die Erdbahn aufgrund der Gravitation nicht plötzlich verändern. Das Problem bestünde darin, dass Licht und Wärme der Sonne verschwänden – nicht darin, dass die Erde unvermittelt in das Schwarze Loch hineingezogen würde.

Gaia BH3 ist darüber hinaus ein ruhendes System. Es erzeugt weder einen bekannten gefährlichen Jet noch eine intensive Akkretionsstrahlung.

Gibt es möglicherweise noch weitere solche Schwarzen Löcher?

Genau darin könnte eine der wichtigsten Folgen der Entdeckung liegen. Gaia BH3 war nicht deshalb unbekannt, weil es außergewöhnlich weit entfernt oder besonders schwer zu beobachten wäre. Es war unbekannt, weil ein ruhendes Schwarzes Loch kaum sichtbare Spuren hinterlässt.

Astronomen gehen davon aus, dass in der Milchstraße sehr viele stellare Schwarze Löcher existieren müssen. Nur ein kleiner Teil davon ist bisher bekannt. Besonders schwer zu finden sind Exemplare, die keinen engen Begleitstern besitzen oder keine größeren Mengen Materie aufnehmen.

Gaia eröffnet einen neuen Weg, diese Population aufzuspüren. Statt nach Röntgenstrahlung sucht die Mission indirekt nach dem gravitativen Einfluss unsichtbarer Begleiter auf sichtbare Sterne.

Modelle zur Entstehung von Gaia-BH3-ähnlichen Systemen deuten darauf hin, dass weitere schwere, ruhende Schwarze Löcher im Halo der Milchstraße existieren könnten. Wie viele tatsächlich entdeckt werden, hängt davon ab, wie häufig geeignete Begleitsterne vorhanden sind und ob ihre Bahnbewegungen präzise genug gemessen werden können.

Was wissen wir heute sicher über Gaia BH3?

Sehr gut abgesichert sind Masse, Entfernung und grundlegende Bahnparameter des Systems. Gaia BH3 besitzt ungefähr 33 Sonnenmassen, liegt rund 1.900 Lichtjahre entfernt und bildet mit einem alten, metallarmen Stern ein weites Doppelsternsystem. Seine Masse macht es zum schwersten bekannten stellaren Schwarzen Loch der Milchstraße, das auf diese Weise dynamisch nachgewiesen wurde.

Ebenfalls gut belegt ist die Verbindung des Systems zu einer sehr alten, metallarmen Sternpopulation. Die Übereinstimmung seiner Bewegung und chemischen Eigenschaften mit dem ED-2-Sternstrom liefert starke Hinweise darauf, dass Gaia BH3 aus den Überresten eines längst auseinandergerissenen Sternhaufens stammt. Neuere chemische Untersuchungen des Begleitsterns haben diesen Zusammenhang weiter gestützt.

Offener bleibt dagegen die genaue Geschichte seiner Entstehung. War der Vorläufer des Schwarzen Lochs von Anfang an mit dem heutigen Begleitstern verbunden? Entstand das System durch Begegnungen innerhalb eines Sternhaufens? Wie verlief der Kollaps des ursprünglichen massereichen Sterns, und welche Rolle spielte seine extrem geringe Metallizität? Für verschiedene Wege gibt es plausible Modelle, aber noch keine endgültige Rekonstruktion.

Gerade deshalb ist Gaia BH3 mehr als nur ein neuer Rekordhalter. Seine Entdeckung zeigt, dass schwere Schwarze Löcher nicht nur durch Gravitationswellen in weit entfernten Verschmelzungen sichtbar werden. Einige von ihnen befinden sich ruhig und nahezu unsichtbar mitten in unserer eigenen Galaxie.

Gaia BH3 war vermutlich sehr lange dort. Nicht das Schwarze Loch hat sich plötzlich verändert – verändert hat sich unsere Fähigkeit, seine unsichtbare Gravitation zu erkennen. Und genau das lässt erwarten, dass der scheinbar dunkle Himmel der Milchstraße noch eine ganze Population Schwarzer Löcher verbirgt, von denen wir bisher nichts wissen.

Quellen
▪︎ Gaia Collaboration / Panuzzo et al. – Discovery of a dormant 33 solar-mass black hole in pre-release Gaia astrometry, Astronomy & Astrophysics, 2024
▪︎ European Space Agency – Gaia: Sleeping giant surprises Gaia scientists
▪︎ European Southern Observatory – Most massive stellar black hole in our galaxy found
▪︎ Balbinot et al. – The 33-solar-mass black hole Gaia BH3 is part of the disrupted ED-2 star cluster, Astronomy & Astrophysics, 2024
▪︎ Iorio et al. – The history of Gaia BH3 from isolated binary evolution, Astronomy & Astrophysics, 2024
▪︎ El-Badry – On the formation of a 33-solar-mass black hole in a low-metallicity binary, 2024
▪︎ Vanden Broeck et al. – The chemical fingerprint of the Gaia BH3 system: Evidence for early cluster enrichment from the analysis of 51 elements, 2026