Uralte, massereiche Schwarze Löcher stellen Astronomen vor ein Henne-und-Ei-Problem: Waren sie zuerst da und sammelten dann Gas- und Sternenmassen um sich - oder entstanden die Massemonster erst, als die Sterne in solchen galaktischen Ansammlungen kollabierten? Nun dringt Licht aus der Frühzeit des Universums ins Dunkel.
Manche Mysterien der Astronomie sind fast so alt wie das Universum selbst. Zum Beispiel die Quasare mit den rätselhaften Ziffernfolge-Namen J1148, J1306 oder J1030: Alle drei sind kaum jünger als das Universum mit seinen rund 13, 7 Milliarden Jahren. Und alle drei beschäftigten in jüngster Zeit die Rechnerparks astronomischer Einrichtungen mit einer Sammlung von vor Jahrmilliarden abgestrahlten Wellen, die irgendwie nur schwer zu interpretieren sind. Zu gängigen Theorien der kosmischen Entstehungsgeschichte schienen die Daten nicht so recht passen zu wollen.
Ein Schwarzes Loch produziert Röntgenstrahlen in seiner Umgebung | Künstlerische Darstellung eines Schwarzen Loches. Material der torusförmigen Gas- und Staubwolke um das Zentrum einer Galaxie wird hier in Richtung des Schwarzen Loches gezogen. Der Löwenanteil des Gases konzentriert sich in einer schnell rotierenden Scheibe um das Zentrum, deren Corona oder Atmosphäre sich stellenweise bis auf einige Milliarden Grad Celsius erhitzen kann. Bei Kollisionen von Photonen niedrigerer Energieniveaus entstehen dort auch die hochenergetische Röntgenwellen, die etwa mit Chandra und XMMS-Newton auf der Erde zu messen sind.
Da war etwa die Sache mit J1148 – bei ihm stolperten vor einigen Wochen Forscher darüber, dass um das extrem massereiche Schwarze Loch in seinem Inneren nur recht wenige Sterne kreisen [1]. Merkwürdig, weil bei entfernten Galaxien das Verhältnis von zentralem Schwarzem Loch zu umgebender Stern- und Gasmateriemasse sonst eigentlich immer ziemlich gleich ist. Diese Konformität hatte die Forscher hatte annehmen lassen, Schwarze Löcher und umgebende Galaxie hätten eine eng miteinander verknüpfte, gemeinsame Evolutionsgeschichte nach dem Urknall. Die Bauweise des Uralt-Quasar-J1148 passt dazu nun gar nicht – hier war ein Loch offenbar vorhanden, seine übliche Sternumgebung allerdings – noch? – nicht. Fragt sich, woher dieses Schwarze Loch dann herstammt, wenn nicht aus den kollabierenden Massen schon versammelter Sterne. Oder ist J1148 eine exotische Ausnahme?
Wohl kaum, wie die Daten von J1306 und J1030 zu zeigen scheinen. Auch das Licht dieser beiden Quasare sendet Botschaften aus der Kinderstube des Universums: Es ist etwa 12,7 Milliarden Jahre unterwegs, bis es auf irdische Messinstrumenten trifft – im Falle von J1030 auf die Detektoren des europäischen Röntgensatelliten XMM-Newton, bei den Wellen von J1316 jene des Chandra Röntgenobservatoriums. Ausgewertet wurden die Signale der fernen Himmelsobjekte nun jeweils von Forschern des Harvard-Smithsonian-Zentrums für Astrophysik sowie des California Institute of Technology, der Universität Cambridge und des Max-Planck-Institutes für Radioastronomie.
Alle Wissenschaftler kamen nun letztlich zu einem Schluss: Die Daten zeigen, so fasst Daniel Schwartz vom Chandra-Team zusammen, dass die Röntgenwellenmuster supermassereicher Schwarzer Löcher sich offenbar seit Jahrmilliarden kaum verändert haben – sie ähneln doch sehr den Abstrahlungen recht junger Gravitationsmonster. Das wiederum bedeutet, dass die zentralen Schwarzen Löcher in großen Galaxien bereits recht früh, also höchstens eine lächerliche Milliarde Jahre, nach dem Urknall an Ort und Stelle waren.
Eine Überraschung – denn uralte supermassereiche Schwarze Löcher wie das in J1306 produzieren ja immerhin die Energie einer Billion Sonnen, wie die Forscher vorrechnen. Derartige Giganten in dieser frühen Periode des Universums könnten vielleicht, so spekulieren die Forscher, auch in jungen Galaxien vielleicht durch die Fusion von Millionen kleinerer Schwarzer Löcher entstanden sein, die ihrerseits durch kollabierende Sterne von rund einhundertfacher Sonnenmasse hervorgebracht wurden. Zumindest zeitweise fehlt dann die übliche Sternumgebung, die das übliche Masseverhältnis eher jüngerer Schwarzer Löcher kennzeichnet. Ob das so gewesen sein könnte, muss mit weiterem Spähen auf entfernte Quasare allerdings erst herausgefunden werden.
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