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Schnell wachsendes schwarzes Loch entdeckt – Nasa nennt es „ein Monster“

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Von: Tanja Banner

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Wie konnten supermassereiche schwarze Löcher in kurzer Zeit so massiv werden? Nasa-Forschende machen eine Entdeckung, die ein Bindeglied sein könnte.

Kopenhagen – Das Universum ist voller faszinierender Objekte. Erst kürzlich haben Forschende den am weitesten entfernten Stern* und die älteste bisher bekannte Galaxie* entdeckt. Doch viele Fragen im Weltall sind noch ungeklärt: Was hat es mit den mysteriösen Kreisen namens „odd radio circles“ (ORC) auf sich? Gibt es irgendwo im Universum intelligentes Leben*? Und wie sind supermassereiche schwarze Löcher, die mehrere Millionen oder gar Milliarden Sonnenmassen wiegen, in kurzer Zeit so schwer geworden?

Gemeint sind Quasare: schwarze Löcher, die mehrere Millionen oder gar Milliarden Sonnenmassen schwer sein können und im Zentrum einer Galaxie aktiv Materie einsaugen. Die ältesten Quasare wurden weniger als 700 Millionen Jahre nach dem Urknall entdeckt – weshalb die Forschung sich fragt, wie sie so schnell so stark wachsen konnten.

Das schwarze Loch GNz7q hat sich in einem gut untersuchten Bereich des Nachthimmels versteckt (roter Punkt im rechten Bild).
nasa-weltraumteleskop-hubble-schwarzes-loch-quasar.jpg © NASA, ESA, Garth Illingworth (UC Santa Cruz), Pascal Oesch (UC Santa Cruz, Yale), Rychard Bouwens (LEI), I. Labbe (LEI), Cosmic Dawn Center/Niels Bohr Institute/University of Copenhagen, Denmark

Nasa-Weltraumteleskop „Hubble“ entdeckt ein „Monster“: Schnell wachsendes schwarzes Loch

Aktuelle Theorien gehen davon aus, dass supermassereiche schwarze Löcher in den staubumhüllten Kernen von sogenannten „Starburst“-Galaxien entstehen. Dort können sie in kurzer Zeit viel Materie einsaugen. Haben sie eine gewisse Masse erreicht, schleudern sie Gas und Staub von sich und erscheinen als extrem leuchtende Quasare. Sowohl staubige „Starburst“-Galaxien als auch hell leuchtende Quasare sind im frühen Universum selten, wurden jedoch bereits entdeckt. Doch bisher fehlte eine Verbindung zwischen den beiden Objekten – ein staubverhüllter Quasar, der sich noch in der Entwicklung befindet.

Nun haben Forschende eine Entdeckung gemeldet, die das Bindeglied sein könnte. Ein Team um den Astronomen Seiji Fujimoto vom Niels-Bohr-Institut der Universität Kopenhagen hat in Archivdaten des „Hubble“-Weltraumteleskops der Nasa* etwas aufgespürt. Ein schnell wachsendes schwarzes Loch, das bereits 750 Millionen Jahre nach dem Urknall existiert hat. Bei dem schwarzen Loch namens GNz7q handele es sich um ein „Monster“, das in einem der am besten untersuchten Gebiete des Nachthimmels gelauert habe, heißt es in einer Nasa-Mitteilung. Es befindet sich in einer „Starburst“-Galaxie, die innerhalb eines Jahres Sterne mit 1600 Sonnenmassen produziert.

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Im Zentrum der Galaxie haben die Forschenden eine kompakte Quelle mit ultraviolettem und infrarotem Licht entdeckt. Das passe zu der Strahlung, die von Material erwartet werde, das in ein schwarzes Loch falle, heißt es bei der Nasa. Die Eigenschaften des Objekts passten perfekt zu einem jungen, sich im Wandel befindlichen Quasar – genau wie in Simulationen vorhergesagt. Mit dem „Hubble“-Weltraumteleskop konnten die Forschenden UV-Licht, jedoch keine Röntgenstrahlung entdecken. Das deute darauf hin, dass der Kern der Akkretionsscheibe – die Region, aus der Röntgenstrahlung entweichen müsste – noch verdeckt ist, während die äußeren Teile der Scheibe – dort, wo das UV-Licht entsteht – nicht mehr verdeckt sind. Die Interpretation der Forschenden: GNz7q ist ein schnell wachsendes schwarzes Loch, das noch durch den staubigen Kern seiner sternbildenden Wirtsgalaxie verdeckt ist.

Wie kann ein supermassereiches schwarzes Loch schnell wachsen? Es gibt eine Theorie

„GNz7q stellt eine direkte Verbindung zwischen diesen beiden seltenen Populationen her und zeigt uns einen neuen Weg, um das schnelle Wachstum von supermassereichen schwarzen Löchern in der Frühzeit des Universums zu verstehen“, freut sich Astronom Fujimoto, der der Hauptautor einer Studie ist, die im Fachjournal Nature veröffentlicht wurde. „Unsere Entdeckung liefert ein Beispiel für Vorläufer der supermassereichen schwarzen Löcher, die wir in späteren Epochen beobachten.“

„GNz7q ist eine einzigartige Entdeckung, die genau im Zentrum eines berühmten, gut untersuchten Himmelsfeldes gemacht wurde – sie zeigt, dass große Entdeckungen oft direkt vor unseren Augen versteckt sein können“, betont Gabriel Brammer vom Niels-Bohr-Insitut in Kopenhagen, der ebenfalls an der Studie beteiligt war. Für die Zukunft hoffen die Forschenden auf weitere Daten, die dann unter anderem das „James Webb“-Weltraumteleskop (JWST) von Nasa, Esa und kanadischer Raumfahrtorganisation CSA liefern soll. JWST soll auch weitere ähnliche Objekte finden können.

„Mit dem ‚James Webb‘-Weltraumteleskop wird es möglich sein, diese Objekte vollständig zu charakterisieren und ihre Entwicklung und die zugrundeliegende Physik viel genauer zu untersuchen“, erklärt Hauptautor Fujimoto. Das Weltraumteleskop ist Ende 2021 ins All gestartet* und soll spätestens im Sommer 2022 in Betrieb gehen. „Sobald es im regulären Betrieb ist, wird Webb in der Lage sein, entscheidend zu bestimmen, wie häufig diese schnell wachsenden schwarzen Löcher wirklich sind“, freut sich Fujimoto. (Tanja Banner) *fr.de und hna.de sind Angebote von IPPEN.MEDIA.

Das Event Horizon Telescope hat das erste Foto eines schwarzen Lochs veröffentlicht – und will nun nachlegen.

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