Drei massereiche schwarze Löcher in einer jungen Galaxie entdeckt

In einer weit entfernten Galaxie aus der Frühzeit des Universums haben Forschende drei massereiche schwarze Löcher auf ungewöhnlich engem Raum nachgewiesen. Die Entdeckung könnte neue Erkenntnisse darüber liefern, wie diese Himmelskörper bereits kurz nach dem Urknall schnell wachsen konnten.

Galaxie J0148-4214 liegt 12,5 Milliarden Lichtjahre entfernt

Ein Forschungsteam unter Leitung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik in Garching bei München untersuchte die junge Galaxie J0148-4214. Sie befindet sich rund 12,5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt.

Wegen der langen Reisezeit des Lichts sehen Astronomen die Galaxie so, wie sie zu einer Zeit aussah, als das Universum noch knapp eine Milliarde Jahre alt war. Innerhalb eines vergleichsweise kleinen Bereichs von nur wenigen Tausend Lichtjahren fanden die Forschenden Hinweise auf drei schwarze Löcher.

Millionenfache Masse der Sonne

Das größte der drei schwarzen Löcher besitzt etwa 80 Millionen Sonnenmassen. Nur rund 620 Lichtjahre entfernt befindet sich ein deutlich kleineres Exemplar mit ungefähr 600.000 Sonnenmassen.

Das dritte schwarze Loch hat eine geschätzte Masse von zwei Millionen Sonnen und liegt rund 5.500 Lichtjahre von den beiden anderen entfernt.

Die räumliche Nähe der Objekte ist außergewöhnlich. Eine mögliche Erklärung liegt in den Bedingungen des frühen Universums: Galaxien und andere Himmelskörper befanden sich damals dichter beieinander, sodass schwarze Löcher häufiger miteinander verschmelzen und schneller an Masse gewinnen konnten.

Zum Vergleich: Sagittarius A*, das supermassereiche schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße, besitzt etwa vier Millionen Sonnenmassen. Die Galaxie J0148-4214 erreicht jedoch lediglich rund ein Tausendstel der Masse unserer Milchstraße. Umso bemerkenswerter ist das Vorkommen eines schwarzen Lochs mit 80 Millionen Sonnenmassen.

Wasserstoffbewegungen verraten die Positionen

Für den Nachweis nutzte das Team die sogenannte Spektroastrometrie. Mit dieser Methode lässt sich die spektrale Signatur eines Elements nicht nur bestimmen, sondern auch räumlich verfolgen. In diesem Fall untersuchten die Forschenden Wasserstoff mithilfe eines Instruments an Bord des James-Webb-Weltraumteleskops.

Das Gas bewegt sich um die enormen Massen: Auf einer Seite entfernt es sich von der Erde, während es sich auf der anderen Seite auf sie zubewegt. Diese unterschiedlichen Bewegungsrichtungen lassen sich anhand der spektralen Verschiebung des Lichts erkennen.

Hohe Auflösung macht zwei Zentren sichtbar

Nach Einschätzung des Forschungsteams lassen sich die beobachteten Bewegungsmuster am besten durch zwei nahe beieinanderliegende schwarze Löcher erklären. Ohne die hohe räumliche Auflösung des James-Webb-Weltraumteleskops wäre vermutlich nur ein einziges schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie erkannt worden.

Die Ergebnisse der Untersuchung wurden in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Verschmelzung in rund 100 Millionen Jahren erwartet

Die beiden lediglich 620 Lichtjahre voneinander entfernten schwarzen Löcher dürften nach Berechnungen des Teams innerhalb von etwa 100 Millionen Jahren miteinander verschmelzen – bezogen auf den beobachteten Zustand der Galaxie.

Diese vergleichsweise kurze Zeitspanne stützt die Annahme, dass häufige Verschmelzungen im frühen Universum wesentlich zum schnellen Wachstum massereicher schwarzer Löcher beigetragen haben könnten.

Eine Frage bleibt allerdings offen: Die Messdaten deuten darauf hin, dass das kleinere der beiden eng benachbarten schwarzen Löcher derzeit schneller an Masse gewinnt als sein erheblich größerer Partner. Weshalb es mehr Materie aufnehmen kann, ist bislang nicht geklärt.

Die Entdeckung in J0148-4214 zeigt damit, dass schon in der frühen kosmischen Entwicklung mehrere massereiche schwarze Löcher auf engem Raum existierten. Weitere Beobachtungen könnten nun helfen, ihre Wachstumsprozesse und ihre Rolle bei der Entstehung junger Galaxien genauer zu verstehen.

Wilbert Stumpf

Wilbert Stumpf schreibt für Presseraum.at über Politik, Wirtschaft, Technologie, Sport, Unterhaltung und Lifestyle. Er legt Wert auf klare Berichterstattung, aktuelle Entwicklungen und relevante Geschichten, die Leserinnen und Leser verständlich und zuverlässig informieren.