AstronomieForscher entdecken enorm schwere Schwarze Löcher

Forscher haben riesige Schwarze Löcher entdeckt, die rund zehn Milliarden Mal so viel Masse wie unsere Sonne haben. Sie bilden den Mittelpunkt sehr heller Galaxien. von dpa

Eine künstlerische Darstellung zeigt, wie sich Sterne um die zentrale Region einer riesigen Galaxie bewegen, in deren Mitte sich ein supermassives Schwarzes Loch befindet.

Eine künstlerische Darstellung zeigt, wie sich Sterne um die zentrale Region einer riesigen Galaxie bewegen, in deren Mitte sich ein supermassives Schwarzes Loch befindet.  |  © Gemini Observatory/AURA artwork by Lynette Cook

Astronomen haben die größten Schwarzen Löcher im Weltall aufgespürt, die bislang beobachtet worden sind. Die kosmischen Monster haben jeweils rund zehn Milliarden Mal so viel Masse wie unsere Sonne, wie das Team um Nicholas McConnell von der Universität von Kalifornien in Berkeley berichtet. Sie sitzen im Zentrum zweier Galaxien unserer Nachbarschaft im All, schreiben die Forscher im Magazin Nature.

Supermassive Schwarze Löcher werden im Zentrum aller großen Galaxien vermutet. Auch unsere eigene Galaxie, die Milchstraße, beherbergt ein solches Schwarzes Loch in ihrer Mitte. Es besitzt jedoch "nur" etwa vier Millionen Sonnenmassen – rund 2.500 Mal weniger als die jetzt entdeckten Objekte.

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Beobachtungen extrem weit entfernter aktiver Galaxien aus der Frühzeit des Universums legen nahe, dass es Schwarze Löcher mit noch mehr als zehn Milliarden Sonnenmassen geben muss. So gibt es etwa Hinweise auf eines mit 18 Milliarden Sonnenmassen in einem Quasar mit der Katalognummer OJ 287. Direkt nachweisen ließen sich diese fernen Masseriesen bislang jedoch nicht, wie der Astrophysiker Michele Cappellari von der Universität Oxford erläuterte, der einen einordnenden Kommentar zu der Entdeckung in Nature verfasst hat.

Schwarzes Loch

Einsteins Relativitätstheorie sagte voraus, dass die Kerne sehr massereicher Sterne am Ende ihres Lebens in sich zusammenstürzen. Die Schwerkraft dieser Sternleiche ist so groß (in anderen Worten: die Krümmung der Raumzeit so stark), dass selbst Licht nicht mehr entweichen kann. Der Physiker John Wheeler wollte diese These zunächst nicht akzeptieren, weil in diesem "gravitativ vollständig kollabierten Objekt" die Gesetze der Physik nicht mehr zu gelten schienen. Später prägte er den Begriff "Schwarzes Loch".

Wurmlöcher

Wheeler beschäftigte sich auch mit theoretisch möglichen Gebilden, die in der Raumzeit zwei Gravitations-Anomalien – etwa Schwarze Löcher – verbinden. Einstein und Nathan Rosen beschrieben diese Einstein-Rosen-Brücke 1935. Wheeler prägte den Namen Wurmloch nach der Analogie zu einem Wurm, der sich durch einen Apfel hindurchfrisst. Weil Wurmlöcher eine Art Abkürzung durch die Raumzeit darstellen, nutzen Science-Fiction-Autoren sie gern für überlichtschnelle Flüge durchs All.

Geon

1961 entwickelte Wheeler die Quantengeometrodynamik, ein Versuch, die Allgemeine Relativitätstheorie so umzuformulieren, dass sie beweglichen Raumzeitkrümmungen Rechnung trägt. Er selbst schrieb, er wolle Masse ohne Masse, Ladung ohne Ladung und Felder ohne Felder beschreiben. Dafür erfand er unter anderem das Geon: ein masseloses Schwerkraft-Wellenpaket oder Gravitationspartikel, das für die Krümmung der Raumzeit verantwortlich sein sollte. In neuen Ansätzen wie der Schleifenquantengravitation kommen vergleichbare Teilchen vor.

Quantenschaum

Auch der Begriff Quantenschaum stammt aus Wheelers Quantengeometrodynamik. Er soll bildhaft darstellen, dass virtuelle Teilchen der Raumzeit im winzig kleinen Bereich, unterhalb der Planck-Länge von 10 hoch minus 32 Millimetern, eine schaumartige Struktur geben. Diese Struktur würde zu unterschiedlichen Lichtgeschwindigkeiten von Licht verschiedener Wellenlängen führen. Anhänger der Schleifenquantengravitation nennen das Konzept Spin-Schaum und versuchen bislang vergeblich, das Phänomen nachzuweisen.

Das schwerste bislang direkt nachgewiesene Schwarze Loch besitzt demnach die Riesengalaxie M87 im Sternbild Jungfrau. Es hat immerhin 6,3 Milliarden Sonnenmassen.

Mit verschiedenen Instrumenten, darunter dem Keck-Teleskop auf Hawaii und dem Hubble-Weltraumteleskop, nahmen die Astronomen nun die hellsten Galaxien in zwei nahen Galaxienhaufen ins Visier: NGC 3842 im Sternbild Löwe und NGC 4889 im Sternbild Haar der Berenike sind jeweils rund 300 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt.

Das gigantische Ausmaß des Schwarzen Lochs: Im Hintergrund die Galaxy NGC 3842, in der sich das Schwarze Loch befindet (mittleres Bild). Im Vergleich dazu ist unser Sonnensystem (vorderes Bild) winzig.

Das gigantische Ausmaß des Schwarzen Lochs: Im Hintergrund die Galaxy NGC 3842, in der sich das Schwarze Loch befindet (mittleres Bild). Im Vergleich dazu ist unser Sonnensystem (vorderes Bild) winzig.   |  © Pete Marenfeld

Die Untersuchung der Rotationsgeschwindigkeit der Sterne in diesen Galaxien enthüllte die Masse der zentralen Schwarzen Löcher, um die sie kreisen. Das Schwarze Loch im Zentrum von NGC 3842 besitzt demnach 9,7 Milliarden Sonnenmassen, jenes in NGC 4889 ist vergleichbar oder sogar größer.

Die gefundenen Schwarzen Löcher sind damit deutlich massereicher als die Eigenschaften der beiden Galaxien erwarten ließen, schreiben die Astronomen. Das lege nahe, dass die Wachstumsprozesse großer Galaxien und ihrer Schwarzen Löcher sich auf noch ungeklärte Weise von denen kleinerer Galaxien unterscheiden.

Zukünftig ließen sich mehr Galaxien verlässlicher auf Schwarze Löcher untersuchen, sagt Cappellari. Voraussetzung dafür bildet die neue Generation der extrem großen Teleskope, zu der auch das European Extremly Large Telescope (E-ELT) zählt, dessen Hauptspiegel einen Durchmesser von fast 40 Metern hat.

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Leserkommentare
  1. ob der begriff riesig
    tauglich zur beschreibung eines schwarzen loches sind, ist fraglich. wie groß das schwarze loch selbst ist, weiss wahrscheinlich niemand, die größe, im sinne einer ausdehnung wird wohl den ereignishorizont bzw. den schwarzschildradius beschreiben.

    Eine Leserempfehlung

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  • Quelle ZEIT ONLINE, dpa
  • Schlagworte Astronomie | Galaxienhaufen | Loewe | Milchstraße | Stern | Weltall
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