Hubble findet Vorfahre des supermassereichen Schwarzen Lochs

Supermassive Schwarze Löcher sind die Kerne von Galaxien. Ihre große Masse sorgt dafür, dass diese Kerne besonders hell leuchten. Wie sie im frühen Universum entstanden sind, ist aber ein noch ungelöstes Rätsel.

Simulationen hatten bereits darauf hingedeutet, dass Vorfahren von Schwarzen Löchern im All existieren müssen, die Hinweise auf dieses Rätsel geben. Das nun entdeckte Objekt GNz7q ist aber das erste seiner Art, das von Forscher*innen tatsächlich gefunden wurde. Es entstand nur 750 Millionen Jahre nach dem Urknall. 

Starburstgalaxien und Quasare

In dieser Zeit, der Reionisierungsphase ("Cosmic Dawn"), bildeten sich die ersten Quasare und Galaxien. Das Objekt in ein Verbindungsstück zwischen Starburstgalaxien und Quasaren, heißt es in einem Statement.

In den sehr staubreichen Starburstgalaxien entstehen besonders viele neue Sterne. Als Quasare werden die leuchtstarken aktiven Galaxiekerne genannt, in deren Mitte sich ein supermassereiches Schwarzes Loch befindet. 

GNz7q leuchtet besonders hell

Das neue Objekt befindet sich in einer Starburstgalaxie, in der Sterne 1.600 Mal schneller entstehen als in unserer Milchstraße. Sie produzieren Staub, den sie auch aufheizen. 

Der Staub schluckt aber die meiste Leuchtkraft der jungen Sterne, das nennt man interstellare Extinktion. Die Strahlung wird hauptsächlich im Infrarotbereich abgegeben. Im Falle von GNz7q ist das Leuchten aber heller als alle anderen Objekte in der Reionisierungsphase. 

Großer Massezuwachs

Wie im frühen Universum Quasare entstehen war eine große Frage, die sich Astronom*innen stellten. Die Theorie:  Supermassereichen Schwarzen Löcher im Zentrum der Quasare haben in ihrer frühen Phase einen besonders großen Massezuwachs. 

"Das neue Objekt bricht durch die interstellare Extinktion einer Starburstgalaxie. Es wurde zu einem besonders leuchtstarken, kompakten Objekt, indem es Gas und Staub ausstößt", erklärt Gabriel Brammer vom Niels Bohr Institute der Universität Kopenhagen in einem Statement.

Versteckt in Hubble-Daten

Besonders helle Quasare sind auch im frühen Universum keine neue Entdeckung. Neu ist, dass hier die Übergangsphase beobachtet werden kann, in der sowohl das Schwarze Loch als auch die Starburstgalaxie enorm wachsen. Damit ist GNz7q das erste Beispiel dafür, wie im Kern einer Starburstgalaxie ein Schwarzes Loch entsteht. 

Nun fragt man sich, warum so ein helles Objekt erst jetzt entdeckt wurde. Es war weder versteckt noch in einem bisher nicht untersuchten Bereich des Himmels. Ganz im Gegenteil befand es sich in den viel bearbeiteten Daten von Hubbles GOODS North Field (Great Observatories Origins Deep Survey). 

Warten auf James Webb

Da es aber nicht die entscheidenden Merkmale von Quasaren vorweist, wurde GNz7q bisher schlicht im Datensatz übersehen. Nun erhoffen sich die Forscher*innen, mit den neuen Erkenntnissen weitere solcher Objekte zu finden, insbesondere sobald Daten des neuen James Webb Teleskops vorliegen.

"Webb wird bestimmen können, wie häufig solche schnell wachsenden Schwarzen Löcher wirklich im Universum vorkommen", sagt Mit-Autor der Studie Seiji Fujimoto. Die Ergebnisse sind im Fachmagazin Nature erschienen.