„Hubble“ findet zwei supermassereiche schwarze Löcher – sie stehen vor der Verschmelzung
Ein Forschungsteam macht einen seltenen Fund im Weltall: Zwei supermassereiche schwarze Löcher, die drei Milliarden Jahre nach dem Urknall existierten.
Urbana-Champaign – Galaxien wachsen, indem sie mit anderen Galaxien verschmelzen. Das ist ein oft brutaler Prozess: Milliarden von Sternen vermischen sich, Sternentstehung wird ausgelöst und die supermassereichen schwarzen Löcher in den Zentren der Galaxien produzieren leuchtende Quasare, die die gesamte Galaxie überstrahlen. Aus manchen dieser Zusammenschlüsse entstehen riesige elliptische Galaxien, in deren Mittelpunkt ein schwarzes Loch mit vielen Milliarden Sonnenmassen existiert.
In unserer kosmischen „Nachbarschaft“ haben Forschende bereits häufiger solche verschmelzenden Galaxien beobachtet – doch weiter entfernt, in einer Zeit, als das Universum gerade einmal ein Viertel seines heutigen Alters hatte, sind solche Zusammenschlüsse kaum zu finden. Nun hat jedoch ein Forschungsteam mithilfe mehrerer Teleskope auf der Erde und im Weltall ein solches Exemplar gesichtet – es existierte zu einer Zeit, die in der Forschung „kosmischer Mittag“ genannt wird. Gemeint ist damit die Zeit etwa zwei bis drei Milliarden Jahre nach dem Urknall, eine Periode intensiver Sternentstehung.
Zwei supermassereiche schwarze Löcher stehen vor der Verschmelzung
Konkret hat das Forschungsteam um Yu-Ching Chen (University of Illinois) zwei aktive supermassereiche schwarze Löcher entdeckt, sogenannte Quasare. Die beiden befinden sich nur 10.000 Lichtjahre voneinander entfernt, schreiben die Autorinnen und Autoren in einer Studie, die im Fachjournal Nature veröffentlicht wurde. Die Vermutung des Forschungsteams: Die Galaxien, in denen sich die beiden schwarzen Löcher befinden, sind auf dem Weg, zu einer einzigen elliptischen Galaxie zu verschmelzen. Erst kürzlich hat die Forschung eines der massereichsten schwarzen Löcher entdeckt, die bekannt sind.
Tatsächlich geht die Forschung davon aus, dass es im frühen Universum eine Vielzahl von Paaren schwarzer Löcher geben sollte, die sich in verschmelzenden Galaxien befinden. Trotzdem ist die Suche nach einem solchen Paar in dieser frühen Zeit des Universums nicht einfach. In einer Mitteilung der National Science Foundation, die eines der beteiligten Teleskope betreut, heißt es gar, es sei die „sprichwörtliche Suche nach der Nadel im Heuhaufen“.
Schwarze Löcher müssen beide aktiv sein
Das Problem: die meisten Paare von schwarzen Löchern befinden sich zu nah beieinander, um sie eindeutig voneinander unterscheiden zu können. Um ein solches System eindeutig zu identifizieren, müssen die beiden supermassereichen schwarzen Löcher aktiv Masse anziehen und gleichzeitig als Quasare hell aufleuchten – Umstände, die sehr selten sind. Den ersten Hinweis auf den Fund eines solchen Systems machte das Forschungsteam in Daten des „Hubble“-Weltraumteleskops. Zu sehen waren zwei nah beisammen liegende helle Lichtpunkte aus dem frühen Universum.
Weitere Teleskope kamen zum Einsatz, um zu bestätigen, dass es sich tatsächlich um zwei Quasare handelt und nicht etwa um einen Quasar und einen Stern im Vordergrund der Aufnahme. „Der Bestätigungsprozess war nicht einfach. Wir brauchten eine Reihe von Teleskopen, die das Spektrum von Röntgenstrahlen bis zu Radiowellen abdeckten, um schließlich zu bestätigen, dass es sich bei diesem System tatsächlich um ein Paar von Quasaren handelt“, so Co-Autor Yue Shen in einer Mitteilung.
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Studienleiter Chen freut sich über die Entdeckung: „Wir sehen nicht viele Doppelquasare zu diesem frühen Zeitpunkt, deshalb ist diese Entdeckung so aufregend.“ Aus dem seltenen Fund erhoffen sich die Forschenden zahlreiche neue Erkenntnisse, wie Chen erklärt: „Das Wissen über die Vorläuferpopulation schwarzer Löcher wird uns Aufschluss über die Entstehung supermassereicher schwarzer Löcher im frühen Universum geben und darüber, wie häufig diese Verschmelzungen sein könnten.“ (tab)