Uraltes Schwarze Loch wirft Rätsel auf

Das James Webb Teleskop sorgt erneut mit der Entdeckung eines Schwarzen Lochs im frühen Universum für Rätsel. Es sitzt im Zentrum der Galaxie UHZ1, 13.2 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt.

Mit einer Masse von schätzungsweise 10 bis 100 Millionen Sonnen ist es für diese Zeit sehr massives Schwarzes Loch. Anhand der Helligkeit und der Energiemasse der Röntgenstrahlen, die es abgibt, lässt sich errechnen, dass es etwa die gleiche Masse hat, wie alle Sterne in der Galaxie UHZ1 zusammen. Zum Vergleich: In unserem Umfeld haben Schwarze Löcher in der Regel nur ein Zehntel der Masse aller Sterne in ihrer Galaxie.

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Kollabierte Gaswolke gibt dem Schwarzen Loch einen Vorsprung

Das stellt die Wissenschaftler*innen vor eine Herausforderung. Zur Zeit des jungen Universums könnten Schwarze Löcher direkt aus einer kollabierenden massiven Gaswolke entstanden sein. Bei seiner Entstehung könnte es dann zwischen 10.000 und 100.000 Sonnenmassen haben. Wären sie aus einer Sternenexplosion entstanden, hätten sie nur eine Masse von 10 bis 100 Sonnen.

„Es gibt ein physikalisches Limit, wie schnell Schwarze Löcher wachsen können, wenn sie sich einmal gebildet haben. Aber jene, die schon massiv ‚geboren‘ werden, haben einen Vorsprung. Das ist, als würde man statt einem Samen einen Setzling pflanzen“, erklärt der Forscher Andy Goulding, Mitautor der Studie. Sie ist im Fachmagazin Nature Astronomy erschienen, wurde aber vorab online veröffentlicht (hier).

Eddington-Grenze bestimmt, wie viel Schwarze Löcher fressen können

Bei diesem „Limit“ handelt es sich um die sogenannte Eddington-Grenze. Sie beschreibt die maximale Leuchtkraft eines Sterns oder die maximale Menge an Material, die ein Schwarzes Loch aufnehmen kann.

Damit Material in das Schwarze Loch fällt, muss es Energie in Form von Strahlung abgeben. Diese Strahlung sorgt wiederum dafür, dass die Materie um das Schwarze Loch herum sich weiter davon entfernt. Es saugt also viel Materie an, kann aber nur eine begrenzte Menge verschlucken, um den konstanten Zufluss nicht zu stoppen. Mit der Eddington-Grenze lässt sich daher anhand der Größe eines Schwarzen Lochs bestimmen, wie viel Material es maximal einsaugen kann.

Die Vermutung der Forscher ist daher, dass hier zum ersten Mal ein Schwarzes Loch beobachtet wurde, dass aus einer Gaswolke entstanden ist. Das folgt einer Theorie, die Forscher*innen bereits 2017 aufgestellt haben. Ihren Berechnungen zufolge könnte das Schwarze Loch bereits 200 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden sein.

Gravitationslinseneffekt macht Galaxie sichtbar

Entdeckt wurde es, indem Webb den Gravitationslinseneffekt des Galaxienclusters Abell 2744 nutzte. Dabei wird das Licht von dahinterliegenden Objekten abgelenkt und das Bild vergrößert. So konnte die weit entfernte Galaxie aufgenommen werden. Anschließend richtete man das Röntgenteleskop Chandra darauf, um die Strahlung zu messen. Dabei wurden enorm heiße Gasmengen sichtbar, die Röntgenstrahlung abgeben.

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Webb bringt immer mehr dieser frühen Schwarzen Löcher zum Vorschein. Auch wenn Forscher*innen auch in diesem Fall nur Theorien aufstellen können, wird verstärkt nach diesen frühen Objekten gesucht, um die Rätsel um ihre Existenz zu lösen. Dazu sind weitere, zukünftige Beobachtungen nötig.