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Kosmische Vergangenheit: Wer zuerst kommt ...

Heute besitzt anscheinend jede große Galaxie ein massereiches Schwarzes Loch in ihrem Inneren. Doch wie fing alles an? Erst das Massemonster oder erst das Drumherum? Allmählich kommen Astronomen dem Rätsel auf die Spur.
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Mit dem bloßen Auge sehen wir gerade einmal die Sterne der eigenen Galaxie. Erst Teleskope ermöglichten den Blick über den Tellerrand und inzwischen weit darüber hinaus – weit hinein in die kosmische Vergangenheit. Denn je weiter das Licht zur Erde reist, desto ältere Informationen trägt es zu uns. Auf diese Weise gelang Astronomen bereits ein Blick auf das jugendliche Universum vor rund 13 Milliarden Jahren.

Hinter den leuchtstarken Lichtquellen dieses Zeitalters verbergen sich Galaxien, in deren Kern ein supermassereiches Schwarzes Loch beständig Materie einsaugt und diese vor dem Fall in seinen Schlund so hell wie Billionen Sonnen erstrahlen lässt. Solche Quasare ähneln durchaus ihren Verwandten im lokalen Universum. Auf Grund ihrer "Nähe" lassen sich diese Exemplare natürlich wesentlich einfacher unter die Lupe nehmen.

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Quasarjets | Wenn ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie mit genug Futter versorgt wird, laufen zahlreiche Prozesse ab, und der Galaxienkern erscheint Beobachtern "aktiv". Bei Quasaren sind die Materiestrahlen (Jets) die dominierende Komponente. In ihnen werden Elektronen und Protonen gebündelt mit nahezu Lichtgeschwindigkeit davongeschossen.
So stellten Astronomen in den näher gelegenen Aktiven Galaxien beispielsweise fest, dass die Masse eines Schwarzen Lochs mit derjenigen des so genannten "Bulge" – einer Verdichtung aus Sternen und Gas, die das Zentrum einer Galaxie umgibt – zusammenhängt.

Tatsächlich scheint das Verhältnis zwischen Gewicht von Massemonster und zentraler Wölbung fast konstant für eine breite Palette von Galaxienalter und -größen zu sein: Die galaktische Ausbuchtung ist rund tausendmal schwerer als das zentrale Schwarze Loch. Damit scheinen sich die beiden auf irgendeine, bislang unerklärliche, Weise zu beeinflussen.

Aber war das Verhältnis schon seit jeher so ausgeglichen? Ein Team von Forschern um Chris Carilli vom National Radio Astronomy Observatory in Socorro, New Mexico, blickte also noch weiter zurück in die Vergangenheit des Kosmos und stieß 2004 auf den fast 13 Milliarden Lichtjahre entfernten Quasar J1148+5251.

Und dieser hält sich anscheinend nicht an die bekannten Spielregeln: So gab es zwar ein fünf Milliarden Sonnenmassen schweres Schwarzes Loch, aber viel zu wenig Material im System, um einen gebührenden Bulge von mehreren Billarden Sonnenmassen zu bewerkstelligen. Vielleicht nur ein Einzelfall?

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Quasar J1148+5251 | Radiobild des Quasars J1148+5251, aufgenommen mit dem Very Large Array in New Mexico
Carilli und seine Kollegen untersuchten nun mit Hilfe des Very-Large-Array-Radioteleskops und dem Plateau-de-Bure-Interferometer in Frankreich vier weitere Quasare aus den ersten Milliarden Jahren des Universums. "Es scheint, als waren die Schwarzen Löcher zuerst da", berichtet er, "die Beweise häufen sich."

Denn alle untersuchten Objekte weichen von der bisher beobachteten Norm ab: Die Galaxien sind jeweils nur rund zehnmal massereicher als das Schwarze Loch im Zentrum. Zu diesem Ergebnis kamen die Wissenschaftler anhand der Galaxiendynamik, die sie trotz der enormen Distanz noch auflösen konnten.

"Demnach begannen die Schwarzen Löcher also zuerst anzuwachsen", erklärt Fabian Walter vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, der ebenfalls bei der Arbeit mitwirkte. Somit liege das konstante Masseverhältnis im frühen Universum noch nicht vor – warum, gilt es noch herauszufinden.

Zunächst wollen die Wissenschaftler aber nachschauen, welcher Mechanismus hinter der verknüpften Evolution von Schwarzen Löchern und Galaxienausbuchtungen steckt. Helfen könnte natürlich eine neue Generation von Teleskopen, die noch tiefer ins All blicken können. Zum Glück der Astronomen, befinden sich einige davon – wie das "Expanded Very Large Array" – bereits im Bau.
2. Woche 2009

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 2. Woche 2009

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