Diese Illustration zeigt ein supermassives Schwarzes Loch.

Diese Illustration zeigt ein supermassives Schwarzes Loch.

© NASA/JPL-Caltech

Science

Entdeckung von Schwarzen Löchern wirft Fragen auf

Dank des James-Webb-Teleskops erfahren Astronomen seit 2022 viel mehr über das frühe Universum und können seine Rätsel damit nach und nach lüften. Forscher haben damit nun extrem große Schwarze Löcher im frühen Universum entdeckt, die viel massenreiche als Schwarze Löcher, die man in der Nähe unserer Milchstraße beobachtet hat. 

Der Forscher Jorryt Matthee forscht am ISTA in Klosterneuburg zum frühen Universum und den Bildern, die das James-Webb-Teleskop von dort liefert. „Die Masse dieser supermassereiche Schwarzen Löcher ist im Vergleich zur stellaren Masse der Galaxien, die sie beherbergen, sehr hoch“, sagte Matthee zu Space.com. „Unsere Messungen deuten darauf hin, dass die Masse eines supermassereichen Schwarzen Lochs 10 Prozent der stellaren Masse der Galaxien ausmacht, die wir untersucht haben.“ 

Im extremsten Fall seien die beobachteten Löcher sogar 1.000 Mal so groß wie ihre stellare Masse. Das bedeutet, für alle 10.000 Sterne hat das Schwarze Loch 1.000 Sonnenmassen. Heute machen Schwarze Löcher im Schnitt nur noch 0,01 Prozent der Masse einer Galaxie aus, in der sie beheimatet sind.

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Rote Pünktchen

Mit dem Teleskop konnte man außerdem viele kleine rote Punkte entdecken, die tatsächlich sehr helle, frühe Galaxien sind. Es wird vermutet, dass die Rotfärbung durch die heiße Akkretionsscheiben aus Gas und Staub um die Schwarzen Löcher herum entstand. Die Forscher fanden heraus, dass es sich bei den roten Punkten um eher massearme Galaxien handelt, die in der Frühzeit des Universums viel schneller wuchsen. Einige von ihnen sollen bereits 1,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall existiert haben.

Wenn schwarze Löcher Materie fressen, geben sie sehr große Mengen an elektromagnetischer Energie ab – sie stammt aus vom „aktiven galaktischen Kern“ (AGN) bezeichnet wird. „Im Jahr 2023 und 2024 entdeckten wir und andere Gruppen eine zuvor verborgene Population von AGNs im frühen Universum in den ersten Datensätzen des Teleskops“, sagte Matthee. 

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Diese Abbildung zeigt 6der "kleinen roten Punkt"-Galaxien, die vom JWST im frühen Universum gesichtet wurden.

Diese Abbildung zeigt 6 der "kleinen roten Punkt"-Galaxien, die vom JWST im frühen Universum gesichtet wurden.

Die roten Pünktchen-Galaxien haben Eigenschaften, die die Forscher rätseln lassen. Etwa sei die aufgezeichnete Röntgenstrahlung ungewöhnlich, ebenso wie die registrierte Infrarotstrahlung. Die Forscher hatten deshalb Probleme, die Daten des Teleskops richtig zu interpretieren. Allerdings haben sie es dann geschafft, die Positionen der roten Galaxien auf einer 3D-Karte von Galaxien darzustellen. „Wir haben festgestellt, dass die kleinen roten Punkte in Umgebungen sind, die jungen, massenarmen Galaxien ähneln“, sagte Matthee. Daher wird vermutet, dass die kleinen roten Punkt-Galaxien ebenfalls junge, massenarme Galaxien sind.

Die Forscher konnten zeigen, dass sich AGNs in den betreffenden Galaxien befanden. Damit können sie beweisen, dass die Schwarzen Löcher aktiv in diesen Galaxien heranwuchsen – es ist möglich, dass supermassereiche Schwarze Löcher im frühen Universum viel schneller und öfter wuchsen als heute. Womöglich, weil sie schneller Gas und Materie in sich aufgenommen haben. 

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Hohe Dichte an Gasen

Laut Matthee könnte das mit der hohen Dichte an Gasen dort zusammenhängen. Diese Dichten würden gleichzeitig zu hohen Sternendichten führen. Dadurch würde auch die Bildung supermassereicher Schwarzer Löcher begünstigt, denn dadurch werden Kollisionen mit stellaren Schwarzer Löcher fördert. Stellare Schwarze Löcher entstehen aus den Überresten massereicher toter Sterne.

Sollte das stimmen, wären die Bildung von Sternen und die von supermassereichen schwarzen Löchern in Galaxien untrennbar miteinander verwoben. Mit den neuen Entdeckungen hoffen Forscher nun, dass sie besser verstehen können, wie sich supermassereiche Löcher so schnell bilden konnten. Nun haben sie immerhin schon herausgefunden, dass Schwarze Löcher im frühen Universum viel besser wachsen konnten als man bisher dachte.

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