Schwer wie Milliarden SonnenSchwarzes Loch aus kosmischer Frühzeit erstmals gewogen
Dank eines kosmischen Zufalls blickt ein Astronomenteam zehn Milliarden Jahre in die Vergangenheit. Sie ermitteln erstmals das Gewicht eines inaktiven Schwarzen Lochs. Die Entdeckung liefert neue Hinweise auf das schnelle Wachstum früher Galaxien.
Mit dem James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) hat ein internationales Forschungsteam erstmals ein inaktives Schwarzes Loch aus der Frühzeit des Universums erspäht und gewogen. Das Massemonster liegt im Zentrum der mehr als zehn Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie MRG-M0138, wie das Team um Andrew Newman von der Carnegie Institution for Science in Pasadena (US-Bundesstaat Kalifornien) im Fachjournal "Science" schreibt. Das Licht dieser Galaxie stammt also aus einer Zeit, als das Universum noch keine drei Milliarden Jahre alt war.
Inaktive Schwarze Löcher sind wesentlich schwerer aufzuspüren als aktive. Aktive Schwarze Löcher entlassen zwar selbst keine Strahlung - aber hineinstürzende Materie heizt sich so stark auf, dass sie im Röntgenlicht leuchtet. Im Gegensatz dazu verraten sich inaktive Schwarze Löcher lediglich durch die Schwerkraftwirkung auf ihre Umgebung - insbesondere auf Sterne, die sie umkreisen.
Aus dieser Schwerkraftwirkung auf Sterne in unterschiedlicher Entfernung errechnete das Team, dass das Schwarze Loch im Zentrum von MRG-M0138 etwa sechs Milliarden Sonnenmassen hat. Bisher hatte man auf diese Art nur inaktive Schwarze Löcher in unserer näheren kosmischen Umgebung gewogen - bis in maximal 700 Millionen Lichtjahre Entfernung. Die jetzige Messung reicht also 15 Mal weiter als der bisherige Rekord.
Gravitationslinse vergrößerte Galaxie um das 30-Fache
Ermöglicht wurden die nun veröffentlichten Berechnungen zum einen mithilfe des neuen JWST-Weltraumteleskops, zum anderen durch die Nutzung sogenannter Gravitationslinsen. Gravitationslinsen sind ein Phänomen aus Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie: Große Massen krümmen mit ihrer Gravitation den Raum und damit auch den Weg der Lichtstrahlen von jenen Objekten, die sich in der Sichtlinie direkt hinter einer großen Masseansammlung befinden. Auf diese Weise können große Masseansammlungen das Abbild der hinter ihnen befindlichen Objekte nicht nur verzerren, sondern auch wie eine Lupe vergrößern.
Zwischen der Erde und MRG-M0138 liegt der gewaltige Galaxienhaufen MACS J0138.0-2155, der die ferne Galaxie um etwa das 30-Fache größer erscheinen lässt. "Wir konnten dieses Schwarze Loch in zehn Milliarden Lichtjahren Entfernung aufspüren, indem wir den scharfen Blick von JWST mit einem natürlichen Vergrößerungsglas kombinierten", wird Erstautor Newman in einer Mitteilung seines Instituts zitiert.
Die Studie deutet darauf hin, dass schon in der Frühphase des Kosmos Schwarze Löcher in manchen Galaxien schnell anwuchsen. Auch die Galaxie MRG-M0138 ist inaktiv, in ihr entstehen keine Sterne mehr. Möglicherweise, so vermutet das Team, hatte sie im Zentrum einst einen Quasar - also einen hell leuchtenden Galaxienkern, dessen Strahlung von Materie stammt, die in supermassereiche Schwarze Löcher hineinfällt. Möglicherweise habe das schnelle Wachstum des zentralen Schwarzen Lochs das Gas in der Galaxie, das für die Bildung neues Sterne nötig ist, verbraucht.