Galaxie kontrolliert Wachstum ihres schwarzen Lochs

News: Galaxie kontrolliert Wachstum ihres schwarzen Lochs

Riesige schwarze Löcher waren vermutlich nicht immer riesig, sondern wuchsen langsam durch eine ausgewogene Ernährung aus Staub und Sternen heran - alles unter Kontrolle der Galaxie, in deren Mitte sie sich befinden. Denn das Sternensystem und sein gravitationsstarkes Zentrum entstehen offenbar gleichzeitig, und während dieser Bildungsphase entscheidet sich, welche Masse das schwarze Loch einmal haben wird.

Die Entstehung von massereichen schwarzen Löchern und den sie umgebenden Galaxien ist in etwa so einfach zu klären, wie die Frage, was eher da war: Henne oder Ei? Eines der verbreiteten Modelle der Galaxien-Bildung geht davon aus, dass zuerst schwarze Löcher existiert haben. Durch Gas, das spiralförmig in diese Objekte fällt und dabei Strahlung aussendet, werden sie von der Erde aus als Quasare wahrgenommen. Aus weiter entfernter Materie bildete sich anschließend im Laufe von Milliarden von Jahren die Sterne der Galaxie. Ein anderes Modell nimmt dagegen an, dass schwarze Löcher und die umgebenden Galaxien gleichzeitig entstanden und gemeinsam wachsen. Für diese zweite Variante sprach eine vor Kurzem veröffentlichte Analyse, welche die Masse der schwarzen Löcher mit dem Alter der entsprechenden Galaxie verglich und zu dem Ergebnis kam, dass die massereichsten Objekte auch auf die längste Lebensdauer zurückblicken.

Der Astronom Karl Gebhardt von der University of California in Santa Cruz und ein internationales Team von Wissenschaftlern gingen das Problem von einer anderen Seite an. Sie ermittelten die Massen von 33 schwarzen Löchern anhand der Geschwindigkeit der Gase, die sich um die Objekte herum bewegen. Dabei kamen sie auf Werte, die vom 3 Millionenfachen bis zum 2 Milliardenfachen der Sonne reichen. Ihre Ergebnisse stellten die Wissenschaftler am 5. Juni 2000 auf einem Treffen der American Astronomical Society vor.

Einige Astronomen verwendeten die Geschwindigkeiten der äußeren Sterne im kugelförmigen Zentralbereich der Galaxie, um die Masse der Kernregion zu berechnen. Das überraschende war, erklärt Gebhardt, dass die Geschwindigkeiten dieser äußeren Sterne nahezu perfekt mit den Massen der schwarzen Löcher korreliert waren: Je massereicher, desto schneller die Bewegung der Sterne. Und dies traf sogar zu, obwohl die Sterne in den äußeren Bereichen der Galaxie die Gravitationskraft des schwarzen Lochs gar nicht mehr "spüren". Es gibt nur eine Erklärung für diese dynamische Beziehung, sagt der Astronom John Kormendy von der University of Texas in Austin. "Die Masse der schwarzen Löcher wird während des Entstehungsprozesses der Galaxie festlegt" und nicht vorher.

Diese Korrelation ist "deutlich und erstaunlich", wirft aber nach Meinung von Richard Green, Direktor des Kitt Peak National Observatory in Tucson, auch einige Fragen auf. Sehr interessant ist vor allem, dass jedes schwarze Loch etwa 0,2 Prozent der Masse seines galaktischen Kerns zu besitzen scheint. Eine mögliche Erklärung hierfür könnte sein, dass der Energieausstoß des Quasars verhindert, dass weitere Masse in das junge schwarze Loch fällt, wenn es eine bestimmte Größe erreicht hat.

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