Schwarze Löcher: Astronomen entdecken uralte Massemonster

Weit in den Tiefen des Alls haben Astronomen die bisher ältesten Schwarzen Löcher erspäht. Die gigantischen Massemonster in den Herzen der ersten Galaxien existierten schon 700 bis 800 Millionen Jahre nach dem Urknall, wie die Forscher im britischen Fachjournal "Nature" berichten. Heute ist das Universum rund 13,7 Milliarden Jahre alt.

Wegen der enormen Entfernung ist das Licht der ersten Galaxien Milliarden Jahre zur Erde unterwegs - die Astronomen um Ezequiel Treister von der Universität von Hawaii blickten mit ihren Beobachtungen entsprechend lange zurück in der Zeit.

Das Alter der Schwarzen Löcher lege nahe, dass sie entweder so massereich geboren wurden oder dass sie explosionsartig gewachsen sind, erläutert Treisters Teamkollege Priyamvada Natarajan von der Yale-Universität. "Beide Szenarien sagen uns viel mehr als wir bisher wussten. Das ist sehr aufregend."

Schwarze Löcher sind Himmelsobjekte mit einer so großen Dichte, dass nicht einmal das Licht aus ihnen entweichen kann. Mit ihrer großen Schwerkraft verschlucken sie immer mehr Materie aus ihrer Umgebung und können auf diese Weise vor allem im Zentrum von Galaxien mit der Zeit zu sogenannten supermassiven Schwarzen Löchern heranwachsen. Die Massemonster verraten sich durch die Materie, die sie verschlucken. Sie heizt sich extrem auf, während sie in das Schwarze Loch fällt, und leuchtet dadurch auch im Röntgenlicht.

Nur schwer zu finden

Die alten Schwarzen Löcher waren nicht leicht zu finden, weil hinter dichten Wolken aus Gas und Staub verborgen sind. Nur die energiereichste Röntgenstrahlung der hineinstürzenden Materie ließ sich in akribischer Analyse mit dem Weltraumteleskop "Chandra" der US-Raumfahrtbehörde Nasa nachweisen.

Die Astronomen haben sich dabei auf einen Himmelsausschnitt konzentriert, in dem das Hubble-Teleskop bereits mehrere hundert Galaxien im jungen Kosmos aufgespürt hatte. Durch Kombination der Hubble- und der Chandra-Daten gelang es den Wissenschaftlern, die Röntgenstrahlung diesen Galaxien zuzuordnen und so die Schwarzen Löcher nachzuweisen. In mindestens 30 Prozent dieser frühen Galaxien saß demnach bereits ein massereiches Schwarzes Loch.

Anhand ihrer Beobachtungen haben die Astronomen die frühe Wachstumsrate der Schwarzen Löcher abgeschätzt. Sie müssen demnach durch die gesamte kosmische Geschichte gemeinsam mit ihren Heimatgalaxien gewachsen sein, wie die Forscher in "Nature" schreiben. "Die Entdeckung zeigt uns eine symbiotische Verbindung zwischen Schwarzen Löchern und ihren Galaxien, die seit Anbeginn der Zeit existiert hat", erläutert Co-Autor Kevin Schawinski von der Yale-Universität.

In einem Begleitartikel betont Alexey Vikhlinin vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, dass die Schätzung der Masse der Schwarzen Löcher mit Unsicherheiten behaftet sei. Das gelte jedoch für jede bahnbrechende astronomische Beobachtung. Die Studie sei für weitere Untersuchungen über das frühe Universum bedeutend.

llerdings könnten einige Fragen, die sich Astronomen heute stellen, erst mit der nächsten, leistungsstärkeren Generation von Teleskopen beantwortet werden - etwa wie die Vorläufer der nun entdeckten frühen massereichen Schwarzen Löcher entstanden sind oder wie sich Galaxien und ihre zentralen Schwarzen Löcher gemeinsam entwickeln.