Die Galaxie J0148-4214 ist außergewöhnlich. Denn sie besitzt gleich drei akkretierende und damit aktive, extrem massereiche Schwarze Löcher in einem einzigen System – und erlaubt uns gleichzeitig einen Blick in das relativ frühe Universum, rund 1,2 Milliarden Jahre nach dem Urknall. Entdeckt hat sie ein Team um die Astrophysikerin Hannah Übler vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching. Zwei der Schwarzen Löcher befinden sich eng zusammen im Zentrum der Galaxie – in einer projizierten Entfernung von nur rund 620 Lichtjahren zueinander –, während das dritte in einer Distanz von 5500 Lichtjahren zum Galaxienzentrum etwas weiter außen liegt. Dieses komplexe System hatte die Arbeitsgruppe etwas überrascht, weil es sich im noch jungen Universum entwickelt hatte.

Übler und Co hatten die Galaxie mit dem James-Webb-Teleskop beobachtet und stießen dabei auf merkwürdige Signale in den Daten, die sie näher untersuchten. Dabei identifizierten sie charakteristische Signaturen von Wasserstoffatomen, die sich im Gravitationsfeld der Schwarzen Löcher mit hoher Geschwindigkeit bewegen. Im zentralen Bereich der Galaxie deutete das Spektrum eine komplexe Struktur an, die sich am besten durch zwei eng benachbarte Schwarze Löcher erklären lasse, schreiben die Wissenschaftler in einer Mitteilung. Anhand weiterer spektraler Unterschiede konnten sie alternative Erklärungen wie Supernovae oder massereiche Sterne ausschließen. Mithilfe der Spektroastrometrie konnten sie den zentralen Bereich von J0148-4214 genauer auflösen und dabei die beiden Schwarzen Löcher identifizieren. Bei dieser Methode verraten räumliche Verschiebungen von Emissionslinien über die Galaxie hinweg die Positionen der Quellen.

Als das Team die gesamte Galaxie genauer untersuchte, bemerkte es noch eine weitere Region, in der Wasserstoffgas beschleunigt wurde. Daraus leitete es ab, dass hier noch ein drittes, aktives Schwarzes Loch existieren musste. Alle drei unterscheiden sich den Daten zufolge allerdings erheblich in ihrer Masse: Das größte Schwarze Loch weist 80 Millionen Sonnenmassen auf, die beiden anderen 0,6 Millionen beziehungsweise 2 Millionen Sonnenmassen beim äußeren Kandidaten. Allerdings wächst das massereichste Schwarze Loch mit geringerer Rate als sein nahe gelegener Partner mit 0,6 Millionen Sonnenmassen. Dessen maximale Akkretionsrate überschreite sogar die nach den gängigen Modellen erwartete Wachstumsgrenze (Eddingtonrate), so die Forscher.

Sie erwarten, dass die Schwarzen Löcher des zentralen Paars innerhalb der nächsten wenigen Hundert Millionen Jahre miteinander kollidieren und sich vereinigen werden. Damit ist das Trio auch interessant im Hinblick auf Gravitationswellen, die das geplante Observatorium LISA messen könnte. Verschmelzungen von Schwarzen Löchern im frühen Universum könnten ein zusätzlicher, schneller Weg für rasches Wachstum der Raumzeitfallen in dieser Phase gewesen sein. Unklar ist noch die Rolle des dritten Schwerkraftgiganten: Er könnte das Überbleibsel einer früheren Verschmelzung sein und durch einen gravitativen Rückstoß aus dem Zentrum weg von den beiden herausgeschleudert worden sein – oder es wandert umgekehrt erst noch in Richtung Zentrum.