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Von kosmischen Hennen und Eiern

Astronomen diskutieren über schwarze Löcher und sie umgebenden Galaxien

Von Hermann Michael Hahn

Mit neuen Teleskopen wollen Astronomen dem Geheimnis der Schwarzen Löcher auf die Spur kommen.
Mit neuen Teleskopen wollen Astronomen dem Geheimnis der Schwarzen Löcher auf die Spur kommen. (eso.org)

<strong>Astronomie. - Forscher haben in den vergangenen Jahren festgestellt, dass das Masseverhältnis der Sterne zum schwarzen Loch immer gleich ist, doch vier jetzt beobachtete Galaxien weichen von dieser Regel ab - ihre Zentren sind massereicher. Die Entdeckung könnte ein altes Problem lösen.</strong>

Milchstraßen oder Galaxien enthalten in der Regel viele Milliarden Sterne, Gas – und im Zentrum ein massereiches Schwarzes Loch. Vor ungefähr zehn Jahren nun fanden die Astronomen erstmals einen überraschenden Zusammenhang zwischen der Masse der sichtbaren alten Sterne einer Milchstraße und der Masse dieses zentralen Schwarzen Loches, der – so Professor Frank Bertoldi vom Argelander Institut für Astronomie der Universität Bonn:

"… über viele Größenordnungen hält. Also von kleinen Schwarzen Löchern mit Massen von einigen Millionen Sonnenmassen bis zu den massereichsten Schwarzen Löchern, die wir kennen, mit einigen Milliarden Sonnenmassen, findet man heraus, dass die immer umgeben sind von Sternen, die ungefähr 500 Mal mehr Masse haben als das Schwarze Loch, und das deutet darauf hin, dass es eine enge Beziehung gab in der Entstehung von beiden Komponenten."

Um diese Vermutung zu überprüfen, haben die Forscher in den letzten Jahren einige 100 sehr weit entfernte Galaxien untersucht. Da jegliche Form der Strahlung sich nur mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, sehen die Astronomen solche weit entfernten Objekte in einem früheren Entwicklungszustand als jene in unserer näheren Umgebung. Bei ihren Messungen konzentrierten sich die amerikanischen und europäischen Astronomen auf so genannte Quasare, weil dort die zentralen Schwarzen Löcher erkennbar noch weiter wachsen: Einströmende Materie setzt große Mengen an Energie frei, die dann als starke Strahlung aus der unmittelbaren Umgebung des Schwarzen Loches ausgesandt wird. Bei etwa einem Drittel der untersuchten Quasare fanden die Wissenschaftler zusätzlich interstellare Staubwolken als Anzeichen für eine starke Sternentstehung. Professor Bertoldi:

"Wir konnten die auch räumlich auflösen. Wir konnten sehen, dass in einem Abstand von einigen 1000 Lichtjahren um die Schwarzen Löcher herum Sterne entstehen mit enorm hohen Raten – tausendmal mehr als heute in unserer Milchstraße zum Beispiel – und konnten durch diese Messung auch die innerhalb dieses Radius eingeschlossene Gesamtmasse bestimmen, und erstaunlicherweise ist dieses Massenverhältnis, was wir dann messen, von Gas und Sternen, die zu der Zeit existierten, und des Schwarzen Loches ganz anders als was wir heute sehen in den lokalen Galaxien. Und zwar ist es mindestens einen Faktor zehn anders, das heißt, es gibt viel weniger Gas pro Schwarzes Loch als heute."

Dies, so eines der amerikanischen Mitglieder der Forschergruppe vergangene Woche auf der Tagung der Amerikanischen Astronomischen Gesellschaft in Long Beach, könnte als Hinweis darauf verstanden werden, dass die Schwarzen Löcher im Zentrum junger Galaxien früher entstanden sind und schneller heranwuchsen als die umgebenden Sterne. Professor Bertoldi nennt aber auch noch eine andere Erklärungsmöglichkeit:

"Das kann natürlich auch ein Selektionseffekt sein, dass wir uns nicht die wirklich repräsentativen Objekte angeschaut haben. Wenn uns nur die momentan Hellsten angucken, dann selektieren wir automatisch die massereichsten Schwarzen Löcher raus."

Alternativ, so Professor Bertoldi weiter, sollte man sich auch ferne Galaxien mit starker Sternentstehung anschauen und herausfinden, wie groß die Masse der zentralen Schwarzen Löcher dort ist.

"Wenn wir ein breiteres Spektrum an Massen von Schwarzen Löchern beobachten können, auch im frühen Universum, und die dazugehörige Sternentstehung detaillierter studieren können, was mit den zukünftigen Radioteleskopen wie ALMA oder das ausgebaute Very Large Array möglich sein wird, kriegen wir ein kompletteres Bild. Und ich hoffe mal, dass sich das Puzzle dann zu einem Bild zusammenfügt, das uns klarer die Beziehung zwischen der Entstehung von Sternen und von diesen massereichen Schwarzen Löchern erklärt."

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