GravitationsriesenSchwarzer Gigant stellt Evolution von Galaxien infrage

Forscher haben das größte bislang bekannte schwarze Loch des Universums entdeckt. Das in mehrfacher Hinsicht rätselhafte Gebilde wirft viele Fragen auf. von afp, dapd und

Astronomen haben in einer entfernten Galaxie das vielleicht größte jemals entdeckte Schwarze Loch ausgemacht. Der Koloss hat nach Erkenntnissen des Forscherteams um den Astrophysiker Karl Gebhardt von der Universität Austin ( Texas ) eine 17 Milliarden Mal größere Masse als die Sonne.

Die Forscher ermittelten, dass das Phänomen mit dem Namen NGC 1277 einen großen Teil einer kleinen, 220 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie einnimmt. Wegen des ungewöhnlichen Größenverhältnisses zwischen dem Schwarzen Loch und seiner Galaxie könnte die Entdeckung die bisherigen Theorien über die Entwicklung von Sternsystemen infrage stellen.

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Den Angaben zufolge macht das Loch größenmäßig ein Siebtel seiner Galaxie aus. Und es hat 14 Prozent der Gesamtmasse seiner Galaxie. Das ist mehr als jemals zuvor beobachtet. Nach gängiger Theorie dürfte ein Schwarzes Loch dieser Größenordnung nur in einer sehr viel größeren und schwereren Galaxie vorkommen, schreiben deutsche und US-Forscher im Magazin Nature .

Die Animation zeigt modellierte Umlaufbahnen von Sternen in der Nähe des entdeckten Schwarzen Lochs. Der rot animierte Orbit zeigt etwa die große Anziehungskraft des Schwarzen Lochs.

Die Galaxie selbst ist nur ein Zehntel so groß wie unser Sternensystem, die Milchstraße . Der Schlund des Lochs sei elf Mal breiter als die Umlaufbahn von Neptun um die Sonne. "Das ist eine wirklich sonderbare Galaxie", sagte Gebhardt. "Sie besteht fast nur aus einem Schwarzen Loch, das könnte das erste Objekt in einer neuen Kategorie von Systemen Schwarzer Löcher in Galaxien sein."

Stärkste Kräfte im Universum

NGC 1277 ist mindestens das zweitgrößte Schwarze Loch, das jemals beobachtet wurde. Allerdings könnte es an die Spitze rücken, weil die Masse des im Jahr 2011 entdeckten derzeitigen Rekordhalters noch nicht präzise berechnet wurde. Dieser misst zwischen sechs und 37 Milliarden Sonnenmassen.

Namensherkunft

Der Name für Milchstraße lautet in der Fachwelt Galaxis. Er ist vom altgriechischen galaxias abgeleitet, und das wiederum von gala (= Milch).

Der Sage nach habe Zeus seinen Sohn Herakles, den er mit der sterblichen Frau Alkmene gezeugt hatte, an der Brust seiner göttlichen Frau Hera trinken lassen, als sie schlief. Herakles sollte so göttliche Kräfte erhalten. Doch der Kleine saugte so ungestüm, dass Hera erwachte und das Kind voller Abscheu von sich stieß. Dabei wurde ein Strahl ihrer göttlichen Milch über den Himmel verspritzt.

Milchstraße in Zahlen

Durchmesser: 100.000 Lichtjahre

Dicke: 3.000 bis 16.000 (Bulge) Lichtjahre

Masse (sichtbar): rund 3,6 mal 10 hoch 41 Kilogramm

Sterne: rund 100 bis 300 Milliarden

Interstellare Materie: 600 Millionen bis einige Milliarden Sonnenmassen

Durchmesser des Halos: rund 165.000 Lichtjahre

Dunkle Materie: rund 1 Billion Sonnenmassen

Abstand der Sonne: 25.000 bis 28.000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum

Umlaufzeit um das Zentrum: 220 bis 240 Millionen Jahre

Schwarze Löcher sind die stärksten bekannten Kräfte im Universum. Sie sind von einem Gravitationsfeld umgeben, das so stark ist, dass nicht einmal Licht entweichen kann. Ein Schwarzes Loch aus Sternenmasse entsteht durch den Zerfall eines großen Sterns am Ende von dessen Existenz. Dann schluckt es vermutlich weitere Sterne und verschmilzt mit anderen Schwarzen Löchern, wodurch manchmal supermassive Schwarze Löcher entstehen, die Astronomen zufolge die Zentren von Galaxien bilden.

Jede Menge Rätsel

Das am besten untersuchte Schwarze Loch mit rund vier Millionen Sonnenmassen liegt im Zentrum der Milchstraße. "Beobachtungen haben gezeigt, dass die Masse dieser Schwarzen Löcher typischerweise rund 0,1 Prozent der Masse der Zentralbeule der Galaxie entspricht", sagten Remco van den Bosch vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg und seine Kollegen. In der Zentralbeule, dem sogenannten Bulge, sitzen die meisten Sterne einer Galaxie. Je größer und schwerer eine solche Sternenansammlung, desto massereicher muss nach gängiger Lehrmeinung auch das Schwarze Loch in seinem Zentrum sein. Die neuen Beobachtungen der Galaxie NGC 1277 widersprechen dem jedoch.

Entfernungseinheiten in der Astronomie

Um die gewaltigen Entfernungen im Weltall auszudrücken und vor allem vereinfacht zu schreiben, haben die Astronomen besondere Entfernungseinheiten entwickelt. Im Sonnensystem ist es neben dem Kilometer die Astronomische Einheit (AE). Sie beschreibt die mittlere Entfernung zwischen Erde und Sonne und hat eine Länge von rund 149,6 Millionen Kilometer  (genaues Maß: 149,59787 Millionen Kilometer). Die meisten Entfernungen im Sonnensystem werden in AE angegeben. So beträgt beispielsweise die mittlere Entfernung des letzten Großplaneten Neptun von der Sonne 30,14 AE, was 4.509 Millionen Kilometer entspricht.

Lichtjahre

Außerhalb des Sonnensystems ist als Entfernungseinheit das Lichtjahr in Gebrauch, das heißt jene Strecke, die das Licht, das sich mit 300.000 Kilometer in der Sekunde fortbewegt, in einem Jahr zurücklegt. Das sind fast 9,5 Billionen Kilometer. Es handelt sich also nicht um ein Zeitmaß, sondern viel mehr um ein Streckenmaß; es ist so wie mit der Autostunde – Jeder weiß, was sie als Längenmaß bedeutet.

Der nächste Stern (Proxima Centauri) ist von der Sonne 4,2 Lichtjahre entfernt; unsere Sonne steht in einem Abstand von rund 27.000 Lichtjahre vom Mittelpunkt der Milchstraße, und unsere Galaxis selbst misst von einem Ende zum anderen 100.000 Lichtjahre. Dank der Star-Trek- und anderer Science-Fiction-Filme avancierte das Lichtjahr zur populärsten kosmischen Entfernungseinheit.

Parallaxensekunden

Geht es um galaktische Dimensionen wird auch das Lichtjahr zu "unhandlich". Deshalb verwenden die Astronomen dann das Parsec, abgekürzt pc. Es setzt sich aus den Wörtern "parallax" und "second" für Parallaxensekunde zusammen. Es ist die Entfernung eines Sterns, von dem aus der mittlere Abstand von Erde zu Sonne unter einem Winkel von einer Bogensekunde erscheint. Sehr vereinfacht: Wenn man 1 pc von der Erde entfernt ist, sind Erde und Sonne eine Bogensekunde voneinander getrennt. Ein Parsec sind gleich 3,26 Lichtjahre oder 3,0856776 x 10 hoch 13 Kilometer. Es kann durch die Vorsätze "Kilo" für die typische Größe von Galaxien und "Mega"  für die typische Ausdehnung von Galaxienhaufen noch gesteigert werden. So beträgt der Durchmesser unserer Milchstraße 34 Kiloparsec.

Neben der ungewöhnlichen Größe von NGC 1277 widerspricht auch die Tatsache, dass sich das Schwarze Loch auf einer kleinen, scheibenförmigen Galaxie befindet, bisherigen Erkenntnissen. Ein Schwarzes Loch dieser Größe wäre eher in einer viel größeren, ellipsenförmigen Galaxie vermutet worden. Weitere Forschungen sind nun nötig, um herauszufinden, ob es sich bei der Entstehung von NGC 1277 um einen einmaligen Vorgang handelte oder ob der Prozess Rückschlüsse auf die Entstehung anderer Schwarzer Löcher zulässt.

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Leserkommentare
  1. Auf Grund dessen, dass es sich um ein schwarzes Loch handelt, reicht die Massenangabe aus. Das "Volumen" ergibt sich dann automatisch, nämlich aus dem zugehörigen Schwarzschild-Radius, welcher sich dann aus der Masse herleiten lässt. Somit ist mit "Größe" bei schwarzen Löchern immer deren Masse oder deren Schwarzschild-Radius gemeint, welche funktional direkt voneinander abhängen, hier also 14% (1/7) der Galaxienmasse von NGC 1277.

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    Ja, eben darauf wollte ich hinaus. Dass der Autor wahrscheinlich zwei mal die selbe Information hintereinander geschrieben hat, so dass es den Anschein erwecken könnte, es würde sich um das Volumen handeln. Und damit man Wortwiederholungen vermeidet, schreibt er einmal 1/7, und einmal 14% ^^

    Die Größe muss aber denke ich nicht direkt der Schwarzschildradius sein, schließlich ist jener nur eine kritische Grenze, ab wann ein Objekt zu einem Schwarzen Loch wird. Generell kann das Schwarze Loch aber auch kleiner sein, als jener Radius. Die Dichte darf also auch höher sein, als die kritische Dichte. Zuvor wollte ich jedoch nur auf jene missverständliche Ausdrucksweise des Autores hinweisen.

  2. Formulierungen wie "Forscher haben vermutlich das größte schwarze Loch des Universums entdeckt" oder ähnliche Maximalaussagen haben in einer seriösen Berichterstattung keinen Platz, da es keine ultimative Beobachtung und auch keine ultimative naturwissenschaftliche Erkenntnis gibt. Wäre es nicht besser, vom "(vermutlich) größten bisher entdeckten Schwarzen Loch" zu sprechen?

  3. ... zu schnell einen Text verfasst und andere ihn dann ohne Überprüfung veröffentlicht? Es wimmelt in den Texten von Fehlern und man spürt, dass der Autor keine Ahnung vom Thema hat. Auch die überarbeitete Version hier bei zeit-online ist nicht gut.

    • vonDü
    • 28. November 2012 20:54 Uhr

    ist nach Einstein, nur die menschliche Dummheit.
    Das Universum ist es nicht.

    Eine Leserempfehlung
    Antwort auf "Wie kann man wissen,"
  4. Schwarze Löcher sind die stärksten bekannten Kräfte im Universum. Seit wann sind Objekte Kräfte? Vielleicht meinten sie, dass die von Schwarzen Löchern ausgelösten Kräfte die stärksten bekannten Kräfte im Universum sind.

    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen

    ist doch gar kein schwarzes Loch, das ist ein Quasar. Ein schwarzes Loch würden Sie auf dem Foto gar nicht sehen.

    Ansonsten stimmt Ihr Kommentar natürlich. Ich schätze, da muss noch mal jemand den Artikel überarbeiten.

    Hier kann man meckern und es wird vielleicht berücksichtigt. Im politischen Bereich ist das nicht so einfach.

    • Xdenker
    • 29. November 2012 3:04 Uhr

    Die Physik kennt nur vier fundamentale Kräfte: die elektromagnetische Wechselwirkung, die schwache und starke Wechselwirkung/Kernkraft und die Gravitation.

    Man sollte daher vlt. besser vom mutmaßlich stärksten, bisher entdeckten Gravitationszentrum reden.

  5. Giordano Bruno hätte sich für diese wohl falsche Ansicht nicht von der Heiligen Inquisition verbrennen lassen müssen.

    Antwort auf "Wie kann man wissen,"
  6. Bislang dachte ich "Schwarze Löcher" so verstanden zu haben (stark vereinfacht), dass sie Sterne (Materie) ringsherum "verschlucken", und so quasi "wachsen".
    Auf diesem Hintergrund wäre es doch nur logisch anzunehmen, dass, je größer ein Schwarzes Loch, desto kleiner der sie umgebende Sternenhaufen / Galaxie?
    Dann allerdings ist die Beobachtung, dass ein schwarzes Loch nur ca. 0.1% der Masse einer es umgebenden Sternenansammlung (Bulge) hat, nur für den Zeitpunkt der Beobachtung gültig, in dem es 0.1% sind.
    Erweitert man hypothetisch das Zeitfenster der Beobachtung, ließe sich vielleicht zu einem fortgeschritteneren Zeitpunkt ein höherer %satz annehmen/errechnen. Z.B. 14%.
    Ein solcher Wachstumsprozess ist dann auch verantwortlich für die "Scheibenform" der Galaxie. Es ist quasi die Krümmungssingularität der Raumzeit, im weitesten Sinne.

    Da fällt mir eine blöde Frage ein:
    Sind schwarze Löcher (Massetechnisch) "(pseudo)2-Dimensional"?
    Also wirkt deren Gravitation aus allen Richtungen?

    Vielen Dank für diesen Artikel.

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    "Sind schwarze Löcher (Massetechnisch) "(pseudo)2-Dimensional"?
    Also wirkt deren Gravitation aus allen Richtungen?"

    Man sollte sich von den populärwissenschaftlichen Darstellungen schwarzer Löcher lösen.

    Was passiert würde passieren, wenn die Sonne zu einem schwarzen Loch werden würde?
    Garnichts, da die Gravitation nicht anders wäre als vorher, da das entstehende Schwarze Loch die gleiche Masse hätte. Ein Schwarzes Loch "saugt" nicht einfach alle Materie auf, sondern es wächst langsam aufgrund des Gaszuflusses u.a. und dadurch ändert sich langsam seine Masse woraufhin sich die Gravitation entsprechend ändert.
    Weiterhin gilt: Die Bilder die man von Schwarzen Löchern in der Populärwissenschaft findet beschreiben KEINEN 2D-Raum, sondern die 4D-Raum-Zeit nach Einstein. Eine Frage über 2D-Gravitation macht also kaum Sinn.

    "normalerweise" dauert die Sternenassimilation durch das schwarze Loch im Galaxienzentrum nur so weit, als die Zentrifugalkräfte der übrigen Sterne die Gravitation des schwarzen Loches überkompensieren. Danach ist "Ruhe", das schwarze Loch ist dann also gesättigt. Dieses kurze Assimilationsstadium nennt man i.A. Quasar.

    Zu Ihrer "blöden Frage": Ich vermute, Sie spielen auf mögliche Eigendrehimpulse (Spins) von schwarzen Löchern an. Da ist dann in der Tat das Gravitationsverhalten anders als bei statischen schwarzen Löchern (Kerr-Lösung der Einstein-Gleichung)

  7. 16. Dichte

    Als weiter Anmerkung: Die Dichte von Supermassiven Schwaren Löchern ist garnicht mal so hoch wie man denkt, da der Schwarzschildradius Sr entsprechend wächst und man drei Raumdimensionen hat V=4/3 pi Sr^3.

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  • Quelle ZEIT ONLINE, AFP, dapd, tst
  • Schlagworte Evolution | Bosch AG | Galaxie | Milchstraße | Stern | Rätsel
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