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Bereits als Baby gigantisch Uraltes Schwarzes Loch könnte Rätsel lösen helfen

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Jede Menge Staub gibt es in den "Starburst"-Galaxien im jungen Kosmos - ausreichend Futter für das schnelle Wachstum eines supermassereichen Schwarzen Lochs.

(Foto: ESA/Hubble, N. Bartmann)

Bereits in der Kindheit des Universums gab es riesige Schwarze Löcher - doch wie sie so schnell so groß werden konnte, blieb lange eine Rätsel. Forscher finden nun einen dieser frühen Giganten, der zur Lösung beitragen könnte.

Es verbirgt sich hinter dichtem Staub und wurde daher von Himmelsforschern lange übersehen: Ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie, in der explosionsartig neue Sterne entstehen. Ein internationales Forscherteam hat das Himmelsobjekt nun bei der Durchforstung von Archivdaten des Weltraumteleskops Hubble aufgespürt. Das Besondere: Das Schwarze Loch existierte bereits 750 Millionen Jahre nach dem Urknall - ist damit also uralt - und könnte daher einen wichtigen Einblick in die Entstehung und Entwicklung dieser gigantischen Objekte liefern, so die Wissenschaftler im Fachblatt "Nature".

Nahezu jede Galaxie enthält in ihrem Zentrum ein großes Schwarzes Loch mit der millionen- oder gar milliardenfachen Masse unserer Sonne. Überraschend für die Astronomen finden sich solche supermassereichen Schwarzen Löcher bereits knapp eine Milliarde Jahre nach dem Urknall in den Galaxien. Das Forscherteam schätzt, dass das beobachtete Schwarze Loch eine bis zehn Millionen Sonnenmassen schwer ist, sich mittlerweile jedoch zu einem Gigant von 100 Millionen Sonnenmassen entwickelt haben könnte.

Wie aber konnten Objekte mit so großer Masse so schnell entstehen? Auf diese Frage haben die Forscher bislang keine vollständige Antwort gefunden. Computersimulationen und theoretische Modelle deuten darauf hin, dass die ersten supermassereichen Schwarzen Löcher in staubreichen Galaxien auftauchen, die eine Phase explosionsartiger Sternentstehung durchlaufen. Dadurch haben die Schwarzen Löcher im Zentrum jede Menge Futter und können schnell wachsen. Auch solche "Starburst"-Galaxien haben Astronomen im jungen Kosmos bereits aufgespürt - doch bislang ließ sich in keiner davon tatsächlich ein großes Schwarzes Loch nachweisen. Das hat sich mit der Entdeckung von GNz7q - so die Katalogbezeichnung des Objekts - jetzt geändert.

"Nach unserer Analyse handelt es sich bei GNz7q um das erste Beispiel eines rasch wachsenden Schwarzen Lochs im staubigen Zentrum einer 'Starburst'-Galaxie", erläutert Seiji Fujimoto von der Universität Kopenhagen, der maßgeblich an der Entdeckung beteiligt war. "Die Eigenschaften des Objekts in allen Strahlungsbereichen sind in exzellenter Übereinstimmung mit den Vorhersagen theoretischer Simulationen." Die Strahlung von GNz7q deutet auf die Entstehung von etwa 1000 Sternen pro Jahr in dem Sternsystem hin, enthält aber auch Anteile, die sich nach Ansicht von Fujimoto und seinen Kollegen nur mit einem großen Schwarzen Loch, verborgen im staubigen Kern der Galaxie, erklären lassen.

Noch viele weitere solcher Objekte vermutet

Überraschend für die Astronomen ist obendrein der Fundort des Objekts: Es befindet sich nahezu in der Mitte des "Hubble GOODS North Fields", einer der am besten und intensivsten untersuchten Regionen des gesamten Himmels. Da der Staub einen großen Teil der Strahlung absorbiert, war GNz7q den Astronomen bislang nicht aufgefallen. Erst die Kombination aller vorhandenen Daten bei verschiedenen Wellenlängen zeigte den Forschern schließlich, dass hier ein ungewöhnliches Himmelsobjekt vorliegt.

"Es ist aber recht unwahrscheinlich, ein extrem seltenes Objekt in einer solchen, zwar detailliert untersuchten, aber doch kleinen Region des Himmels zu finden", betont Ko-Autor Gabriel Brammer von der Universität Kopenhagen. "Wir vermuten daher, dass es sehr viel mehr solcher Objekte gibt als bislang angenommen."

Nun will das Team mit seinem Analyse-Verfahren auch andere Himmelsregionen in Augenschein nehmen - und die so hoffentlich aufgespürten Objekte anschließend mit dem neuen James-Webb-Weltraumteleskop genauer beobachten. Auf diese Weise könne man, so die Forscher, einen Einblick in die Entstehung und Entwicklung der supermassereichen Schwarzen Löcher im jungen Kosmos erhalten.

(Dieser Artikel wurde am Mittwoch, 20. April 2022 erstmals veröffentlicht.)

Quelle: ntv.de, Rainer Kayser, dpa

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