Das James Webb Weltraumteleskop hat eine Reihe von supermassereichen Schwarzen Löchern im frühen Universum entdeckt, deren Masse die bisherigen Theorien zur Entstehung dieser Objekte infrage stellt. Die Beobachtungen zeigen, dass einige dieser Schwarzen Löcher bereits in der ersten Milliarde Jahre nach dem Urknall eine Masse erreicht hatten, die die Gesamtmasse aller Sterne ihrer Wirtsgalaxie übertrifft.
Direkte Abbildungen von Schwarzen Löchern
Zwischen 2019 und 2022 gelang Astronomen erstmals die direkte Abbildung der Umgebung von Schwarzen Löchern. Die erste Aufnahme, die im April 2019 vom Event Horizon Telescope veröffentlicht wurde, zeigt einen asymmetrischen Lichtring um das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M87. Dieses Objekt hat eine Masse von etwa 6,5 Milliarden Sonnenmassen. Die zweite Aufnahme, die im Mai 2022 veröffentlicht wurde, zeigt das deutlich kleinere Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße, Sagittarius A*, mit einer Masse von etwa vier Millionen Sonnenmassen.
Bei diesen Abbildungen handelt es sich nicht um gewöhnliche Fotografien. Schwarze Löcher selbst geben kein Licht ab. Die Teleskope zeichneten das Leuchten von heißem Gas auf, das sich um den Ereignishorizont krümmt – die Grenze, jenseits derer nichts entkommen kann. Im Zentrum ist ein dunkler Schatten zu erkennen, wo das Licht verschwindet.
Die Masse supermassereicher Schwarzer Löcher
Supermassereiche Schwarze Löcher unterscheiden sich deutlich von stellaren Schwarzen Löchern, die durch den Kollaps massereicher Sterne entstehen. Sie haben Massen von Millionen bis Milliarden Sonnenmassen und befinden sich typischerweise im Zentrum von Galaxien. Sagittarius A* ist mit vier Millionen Sonnenmassen ein durchschnittliches Beispiel, während das Schwarze Loch in M87 zu den größten bekannten Objekten dieser Art gehört.
Die Existenz eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße wurde nicht durch Abbildungen, sondern durch die Beobachtung der Bewegung von Sternen nachgewiesen. Über Jahrzehnte hinweg verfolgten Astronomen die Bahnen einzelner Sterne, die um einen unsichtbaren Punkt kreisten. Diese Bahnen lassen sich nur erklären, wenn sich in einem Bereich kleiner als unser Sonnensystem eine Masse von etwa vier Millionen Sonnenmassen konzentriert. Diese Entdeckung wurde 2020 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.
Die Herausforderung durch das James Webb Teleskop
Das James Webb Weltraumteleskop hat im frühen Universum eine große Anzahl kompakter roter Objekte entdeckt, die als „kleine rote Punkte“ bezeichnet werden. Viele dieser Objekte enthalten aktiv Materie verschlingende Schwarze Löcher, die für das Alter des Universums bereits sehr massereich sind. In einigen Fällen übertrifft die Masse des Schwarzen Lochs sogar die Gesamtmasse aller Sterne der Wirtsgalaxie. Diese Beobachtungen widersprechen dem bisherigen Verständnis der gemeinsamen Entwicklung von Galaxien und ihren zentralen Schwarzen Löchern.
Die genaue Natur dieser frühen Schwarzen Löcher ist noch unklar. Einige Studien deuten darauf hin, dass es sich um junge supermassereiche Schwarze Löcher handelt, die von dichten Hüllen ionisierten Gases umgeben sind. Die Frage, wie diese Objekte so schnell so massereich werden konnten, ist noch nicht abschließend geklärt. Mögliche Erklärungen reichen von der direkten Kollaps von Gaswolken bis zu Phasen schnellen Materiezuwachses.
Diese Entdeckungen werfen neue Fragen zur Entstehung supermassereicher Schwarzer Löcher auf und zeigen, dass die bisherigen Modelle möglicherweise überarbeitet werden müssen. Die weitere Erforschung dieser Objekte wird vor allem durch spektroskopische Untersuchungen vorangetrieben werden, die Aufschluss über die Natur der „kleinen roten Punkte“ geben können.
- Quelle: Event Horizon Telescope Collaboration
- Quelle: Nobelpreis für Physik 2020
- Quelle: James Webb Weltraumteleskop Beobachtungen