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Kosmologie: 2500 Kandidaten für Schwarze Löcher in Zwerggalaxien

Die Himmelsdurchmusterung DESI lieferte Hinweise auf zahlreiche Schwarze Löcher in den aktiven Kernen von Zwerggalaxien. Sie fallen durch das helle Leuchten ihres Zentralbereichs auf, müssen aber durch weitergehende Beobachtungen noch bestätigt werden.
Eine Collage aus 18 Bildern verschiedener Galaxien, die jeweils unterschiedliche Formen und Farben aufweisen. Die Galaxien sind in zwei Reihen angeordnet und zeigen eine Vielfalt von Spiral- und elliptischen Strukturen.
Verbirgt sich in den Zentren aller dieser Zwerggalaxien je ein Schwarzes Loch?

Mit Daten der gerade erst begonnenen Himmelsdurchmusterung mit dem Instrument DESI, dem Dark Energy Spectroscopic Instrument, wurde der bisher umfangreichste Katalog von Zwerggalaxien aufgestellt. Insgesamt etwa 115 000 Zwerggalaxien sind in in diesem Katalog aufgeführt. Sie enthalten einige tausend bis hin zu Milliarden Sterne. Zum Vergleich: Unser Milchstraßensystem besteht aus ungefähr 200 Milliarden Sternen. In dem DESI-Katalog fielen 2500 Zwerggalaxien durch einen besonders hellen Kernbereich auf. Sie ähneln den aktiven galaktischen Kernen (englisch: active galactic nuclei, AGN). Derart aktive Zwerggalaxien machen etwa zwei Prozent der Einträge aus; in bisherigen Auflistungen besaß nur etwa ein halbes Prozent der Zwerggalaxien einen AGN.

Die einfachste Erklärung für die Aktivität ist laut der Arbeitsgruppe um Ragadeepika Pucha von der University of Utah und der University of Arizona jeweils das Vorhandensein eines zentralen Schwarzen Lochs, das gerade größere Mengen an Materie verschlingt. Diese kann nicht direkt in das Schwarze Loch hineinfallen, sondern bildet um dieses wegen der Erhaltung des Drehimpulses eine Akkretionsscheibe. In dieser wird durch Reibung die Materie extrem aufgeheizt, bevor sie in das Schwarze Loch fällt, beziehungsweise dessen Ereignishorizont überschreitet, aus dem es kein Entrinnen gibt. Die aufgeheizte Akkretionsscheibe leuchtet um so intensiver, je mehr Materie auf das Schwarze Loch einströmt, und kann die Leuchtkraft der umgebenden Welteninsel übertreffen. Die 2500 Schwarzen Löcher müssen vorerst als Kandidaten betrachtet werden. Erst weitere Beobachtungen auch mit anderen Instrumenten und Weltraumteleskopen können hier Klarheit schaffen.

Während große massereiche Galaxien wie unser Milchstraßensystem oder der Andromedanebel Messier 31 alle zentrale extrem massereiche Schwarze Löcher im Bereich von Millionen bis Milliarden Sonnenmassen besitzen, ist dies bei den sehr viel masseärmeren Zwerggalaxien nicht eindeutig belegt. Auch welche Massen diese aufweisen, ist noch nicht klar. Es spricht vieles dafür, dass es sich um Schwarze Löcher der Mittelklasse handelt. Diese intermediären Schwarzen Löcher (englisch: intermediate-mass black holes, kurz IMBHs) haben eine Masse von einigen tausend Sonnen. Tatsächlich fanden sich in den DESI-Daten Hinweise auf 300 Kandidaten in dieser Gewichtsklasse, aber sie müssen in Folgebeobachtungen bestätigt werden. Die mittelschweren Schwarzen Löchern werden als Bindeglied zwischen massearmen und extrem massereichen Schwarzen Löchern angesehen.

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