13 Milliarden Lichtjahre entfernt Schwarzes Loch stellt neuen Rekord auf

Astronomen haben das bislang fernste Schwarze Loch im Weltall entdeckt. Es treibt sein Unwesen in einem sogenannten Quasar. Dessen extrem helles Licht brachte die Forscher auf die Spur des Massemonsters.

Teleskop und ferner Quasar (künstlerische Darstellung)
Robin Dienel/ Carnegie Instituti

Teleskop und ferner Quasar (künstlerische Darstellung)

Von Thorsten Dambeck


Mehr als 13 Milliarden Jahre war das Licht unterwegs, als es die Erde erreichte. Also beinahe so lange, wie unser Universum existiert.

Das Licht stammt von dem bislang unbekannten Quasar mit der Kennung J1342+0928. Das Objekt sandte seine Strahlung in der kosmischen Frühzeit aus, als das Universum gerade mal 690 Millionen Jahre jung war, rund 5 Prozent des heutigen Alters. Es handle sich um den fernsten Quasar, der bislang beobachtet wurde, berichten Astrophysiker im Fachmagazin "Nature".

Der Rekord-Quasar war Eduardo Bañados von der amerikanischen Carnegie Institution ins Netz gegangen, als der in den chilenischen Anden am Fernrohr gezielt nach solchen Objekten spähte. Der Name Quasar ist von der ursprünglichen Bezeichnung "Quasi stellar radio source" abgeleitet, was wiederum meint: Radioquellen, die wie Sterne aussehen.

Von Massemonstern verschlungen

Heute ist klar, dass es bei Quasaren um etwas völlig anderes geht als um Sterne. Sie zählen zweifellos zu den bizarrsten Objekten im Kosmos. Denn Quasare sind extreme Energiefabriken, oder astronomisch präziser: Es sind die Kerne weit entfernter Galaxien mit einem gewaltigen Schwarzen Loch in der Mitte.

Entdeckter Quasar J1342+0928
Robin Dienel/ Carnegie Institution for Science

Entdeckter Quasar J1342+0928

Ihr Licht entsteht, wenn Gas oder sogar ganze Sterne vom Schwarzen Loch eingefangen werden. Während die todgeweihte Materie das Loch umschwirrt, heizt sie sich auf einige Hunderttausend Grad Celsius auf. Dabei wird Licht abgestrahlt. Das Drama endet, wenn sie vom Massemonster verschlungen wird.

Weil Quasare eine enorme Leuchtkraft haben - zehnmal heller als alle Sterne unserer Milchstraße zusammen - können sie über große kosmische Abstände beobachtet werden. Sie gehören damit zu den entferntesten astronomischen Objekten, die wir kennen.

Trotz der enormen Distanzen können die Astronomen ihrem Licht einige Geheimnisse entlocken: Aus den Eigenschaften der Spektrallinie des Magnesiums konnte das Team von Bañados beispielsweise die Masse des zentralen Schwarzen Lochs von J1342+0928 bestimmen.

Das Ergebnis von 800 Millionen Sonnenmassen verblüffte sie. Mit so einem Massemonster hatten sie nicht gerechnet. Zum Vergleich: Das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße bringt es auf gerade mal vier Millionen Sonnenmassen - ein halbes Prozent.

Herausforderung für die Theoretiker

Die gigantische Masse passt nicht so Recht zu den Theorien über die Entwicklung des jungen Universums, sag Bañados. Wie das Schwarze Loch in weniger als 690 Millionen Jahren so viel Masse ansammeln konnte, sei unklar. Mit bisherigen Modellen zum Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher könne man das kaum erklären, so der Wissenschaftler.

Auch von Observatorien in den französischen Alpen und in New Mexico wurde J1342+0928 ins Visier genommen. Die Beobachtungen leitete Bram Venemans vom Heidelberger Max-Planck-Institut für Astronomie. Dort konnten die Astronomen die Heimatgalaxie des Quasars untersuchen. Obwohl diese Galaxie auch nicht älter als 690 Millionen Jahre sein kann, enthält sie bereits enorme Mengen an Staub und schweren chemischen Elementen.

Das bedeutet wiederum, dass es damals schon sehr viele Sterne gegeben haben muss. Venemans ist überrascht: "Modelle der Galaxienentwicklung müssen jetzt erklären, wie diese Galaxie in so kurzer Zeit so viele Sterne bilden konnte."

Wachstum oder direkter Kollaps?

Bañados, der Hauptautor des Fachartikels, spricht von den Grenzen des astrophysikalischen Wissens, an die man durch die Entdeckung stoße.

Ganz ähnlich sieht das Lutz Wisotzki vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, der an der Studie nicht beteiligt war. "Ein interessanter Fund", meint er. Die etablierte Theorie zur Bildung der Galaxien gehe von einem hierarchischen Prozess aus, bei dem aus kleineren Proto-Galaxien größere Exemplare heranwachsen.

"Große, massereiche Galaxien sollten also aus vielen kleineren Vorgängern entstanden sein." Doch wenn man in der kosmischen Zeit sehr weit zurückgehe und dann auf große, offenbar entwickelte Galaxien treffe, werde es schwieriger, solche Objekte durch eine hierarchische Entwicklung zu erklären.

Der Astrophysiker glaubt jedoch nicht, dass Astrophysiker ihr Theoriegebäude einreißen müssen. Die Forscher müssten vielmehr zeigen, unter welchen besonderen Umständen sich die Wirtsgalaxie von J1342+0928 so kurz nach der Entstehung der ersten Sterne herausbilden konnte.

Für die supermassereichen Schwarzen Löcher gebe es bis heute kein etabliertes Erklärmodell, betont Wisotzki. Ihre Entstehung sei eines der größten Rätsel der Astrophysik.

Ob sie sich aus kleineren Schwarzen Löchern formieren, oder mehr oder weniger direkt entstehen, wissen Forscher bislang nicht. Womöglich bekämen nun die Verfechter eines "direkten Kollaps" Oberwasser, so Wisotzki. Das nun entdeckte Massemonster in mehr als 13 Milliarden Lichtjahren Entfernung müsste demnach in einem Schritt entstanden sein, als große Gasmassen ineinander stürzten.



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