Kosmologie: Am Anfang war das Schwarze Loch?
In Galaxien am Rande des sichtbaren Universums wandern unvorstellbar viele Sterne um extrem massereiche Schwarze Löcher. Beide sind den gängigen astronomischen Theorien zufolge gleichzeitig entstanden. Doch eine genauere Untersuchung der am weitesten entfernten Galaxie zeigt nun: Das Schwarze Loch war vor den meisten Sternen da.
© (Ausschnitt)
Eigentlich sollte die Reihenfolge der Ereignisse feststehen: Schwarze Löcher entstehen, wenn ein sehr schwerer Stern am Ende seines Lebens kollabiert. Die gewaltigen Löcher in den Zentren von Galaxien sollten sich also erst nach den Sternen oder allenfalls mit ihnen zusammen gebildet haben. Zu diesem Schluss kamen Astronomen, als sie über Jahre hinweg eine Vielzahl weit entfernter Galaxien, so genannter Quasare, beobachtet und vermessen haben: Stets fanden sie etwa das gleiche Massenverhältnis von Sternen und Schwarzem Loch im Zentrum.
Da das Licht der Quasare einige Milliarden Jahre braucht, bis es auf der Erde ankommt, ist der Blick zum Himmel zugleich eine Reise in die Vergangenheit. Je größer die Distanz zu dem Objekt ist, umso weiter sehen die Wissenschaftler in seine Jugend zurück. Bei dem Quasar J1148+5251 führt die Reise bis in die Kindheit dieser Galaxie. Sie liegt in mehr als 12,8 Milliarden Lichtjahre Entfernung. Ihr Licht, das heute bei uns eintrifft, hat seinen Weg begonnen, als das Universum selbst erst rund 870 Millionen Jahre alt war. Damit ist J1148+5251 der bislang entfernteste bekannte Quasar.
Diesen Verwandten unserer Milchstraße sah sich ein internationales Team von Wissenschaftlern, zu dem auch Chris Carilli vom US-amerikanischen National Radio Astronomy Observatory sowie Frank Bertoldi und Karl Menten vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn gehörten, genauer an. Sie nutzten dazu das Very Large Array (VLA), einen Zusammenschluss mehrerer Radioteleskope, die in der Kombination wie ein riesiges Superteleskop wirken. Statt sichtbares Licht fängt das VLA längerwellige Radiostrahlung auf. Mit Hilfe von Computern lassen sich die Daten auswerten und in Bilder umwandeln.
Etwa 60 Stunden lang verfolgten die Forscher den fernen Quasar. Genug, um die Masse der Galaxie und ihrer molekularen Gase zu bestimmen und sogar die Bewegungen der Gase zu vermessen. Beim Nachrechnen stellten sie jedoch fest, dass eines fehlte – es gab viel zu wenig Sterne in der Galaxie. "Nach der Theorie sollte ein Schwarzes Loch von dieser Masse von einer Sternenmenge umgeben sein, die mehrere Billionen Sonnenmassen umfasst", erklärt Fabian Walter vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie. Zieht man jedoch die Masse der Gase und des Schwarzen Loches von der Gesamtmasse des Systems ab, bleiben nur etwa 35 Milliarden Sonnenmassen übrig – viel zu wenig.
"Ein einzelnes Beispiel kann noch keine endgültige Regel aufstellen", sagt Carilli. "Aber bei diesem Objekt haben wir anscheinend ein Beispiel für ein Schwarzes Loch, dem es an begleitenden Sternen fehlt." Doch woher stammt dieses Schwarze Loch dann? Sammelt es als eine Art Kristallisationskeim nach und nach Sterne und Gase um sich, sodass die Galaxie langsam anwächst? Offene Fragen, denen die Wissenschaftler mit weiteren Beobachtungen nachgehen wollen. Allem Anschein nach war die Geburt der ersten Galaxien wohl doch komplizierter, als sie bisher angenommen haben.
Da das Licht der Quasare einige Milliarden Jahre braucht, bis es auf der Erde ankommt, ist der Blick zum Himmel zugleich eine Reise in die Vergangenheit. Je größer die Distanz zu dem Objekt ist, umso weiter sehen die Wissenschaftler in seine Jugend zurück. Bei dem Quasar J1148+5251 führt die Reise bis in die Kindheit dieser Galaxie. Sie liegt in mehr als 12,8 Milliarden Lichtjahre Entfernung. Ihr Licht, das heute bei uns eintrifft, hat seinen Weg begonnen, als das Universum selbst erst rund 870 Millionen Jahre alt war. Damit ist J1148+5251 der bislang entfernteste bekannte Quasar.
Diesen Verwandten unserer Milchstraße sah sich ein internationales Team von Wissenschaftlern, zu dem auch Chris Carilli vom US-amerikanischen National Radio Astronomy Observatory sowie Frank Bertoldi und Karl Menten vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn gehörten, genauer an. Sie nutzten dazu das Very Large Array (VLA), einen Zusammenschluss mehrerer Radioteleskope, die in der Kombination wie ein riesiges Superteleskop wirken. Statt sichtbares Licht fängt das VLA längerwellige Radiostrahlung auf. Mit Hilfe von Computern lassen sich die Daten auswerten und in Bilder umwandeln.
Etwa 60 Stunden lang verfolgten die Forscher den fernen Quasar. Genug, um die Masse der Galaxie und ihrer molekularen Gase zu bestimmen und sogar die Bewegungen der Gase zu vermessen. Beim Nachrechnen stellten sie jedoch fest, dass eines fehlte – es gab viel zu wenig Sterne in der Galaxie. "Nach der Theorie sollte ein Schwarzes Loch von dieser Masse von einer Sternenmenge umgeben sein, die mehrere Billionen Sonnenmassen umfasst", erklärt Fabian Walter vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie. Zieht man jedoch die Masse der Gase und des Schwarzen Loches von der Gesamtmasse des Systems ab, bleiben nur etwa 35 Milliarden Sonnenmassen übrig – viel zu wenig.
"Ein einzelnes Beispiel kann noch keine endgültige Regel aufstellen", sagt Carilli. "Aber bei diesem Objekt haben wir anscheinend ein Beispiel für ein Schwarzes Loch, dem es an begleitenden Sternen fehlt." Doch woher stammt dieses Schwarze Loch dann? Sammelt es als eine Art Kristallisationskeim nach und nach Sterne und Gase um sich, sodass die Galaxie langsam anwächst? Offene Fragen, denen die Wissenschaftler mit weiteren Beobachtungen nachgehen wollen. Allem Anschein nach war die Geburt der ersten Galaxien wohl doch komplizierter, als sie bisher angenommen haben.
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