Supermassive Schwarze Löcher befinden sich im Zentrum nahezu jeder massereichen Galaxie, auch in der Milchstraße. Sie wiegen Millionen oder Milliarden Mal so viel wie die Sonne – und scheinen die Entwicklung der Sternsysteme zu beeinflussen. Wie die Verbindung der beiden genau aussieht und wo die schweren Objekte herkommen, ist bislang aber ein Rätsel.

Zum ersten Mal haben Astrophysiker nun ein Schwarzes Loch in einer ultrakompakten Zwerggalaxie entdeckt. 21 Millionen Sonnen ist es schwer. Damit ist M60-UCD1 die kleinste bekannte Galaxie, in der ein Schlucker dieser Größe gefunden wurde (Seth et al., 2014). Die Beobachtung zeigt, dass Astrophysiker ihre Annahmen über die Strukturen im Kosmos mal wieder überdenken müssen – und sie liefert den ersten Beweis für die Entstehung ultrakompakter Sternsysteme.

"M60-UCD1 ist die hellste bekannte ultrakompakte Zwerggalaxie", schreibt Anil Seth, Erstautor der Nature-Studie und Astrophysiker an der University of Utah. Schon viele Forscher haben ihre Teleskope in der Vergangenheit auf sie gerichtet, ihre wundersame Struktur jedoch haben Seth und seine Kollegen erst jetzt mithilfe eines der beiden Riesenteleskope auf dem Mauna Kea auf Hawaii entdeckt, deren Hauptspiegel einen Durchmesser von gut acht Metern haben. Zusätzlich werteten sie Fotos des Weltraumteleskops Hubble aus.

Wie die Berechnungen zeigen, macht das Schwarze Loch mit seiner Masse von 21 Millionen Sonnen rund ein Sechstel der stellaren Masse des Galaxienzwergs aus. Üblich sind nach bisherigen Erkenntnissen 0,5 Prozent. Das zentrale Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße hat sogar einen noch geringeren Anteil, es enthält nur rund vier Millionen Sonnenmassen, das sind weniger als 0,01 Prozent. "M60-UCD1 gehört zu den am stärksten durch ein Schwarzes Loch dominierten Sternsystemen überhaupt", erläutert Studienautor Seth in einer Pressemitteilung der Universität. 

Wie kam das Loch in die Galaxie?

Die Entdeckung möge überraschend sein, jüngste Studien aber hätten bereits eine ansehnliche Zahl solcher Objekte in Zwerggalaxien mit geringer Masse vorgestellt, schreibt die Astronomin Amy Reines von der University of Michigan in einem begleitenden Artikel. Sie selbst hatte 151 solcher Kombinationen entdeckt (Reines et al., 2013). 

Dennoch: "M60-UCD1 ist eindeutig ein Biest wie kein anderes – sie ist weit kompakter und hat ein weitaus schwereres Schwarzes Loch", sagt sie. Ein kosmisches Ungetüm, das bislang noch seinesgleichen sucht.

Wie aber ist das riesige Loch in die kleine Galaxie gelangt? Die Antwort liegt wohl in der galaktischen Nachbarschaft von M60-UCD1. Der außergewöhnliche Zwerg liegt neben der gigantischen, elliptischen Galaxie M60. Die Simulationen von Seth und seinen Kollegen zeigen, dass M60-UCD1 einmal eine weit schwerere Galaxie als heute war, aber die meisten Sterne verloren hat, als sie den gigantischen Nachbarn umkreiste. "Das könnte vor gut zehn Milliarden Jahren geschehen sein", sagt Seth. Genau sagen ließe sich das aber nicht.

Seit Jahren debattieren Astrophysiker darüber, wie ultrakompakte Sternsysteme überhaupt entstehen. Zwei Theorien konkurrieren: Entweder handelt es sich um extrem schwere Sternhaufen, oder die Zwerge sind Kerne von Galaxien, die ihre äußeren Hüllen verloren haben, weil die Anziehungskraft naheliegender Galaxien zu groß war. Seths Entdeckung stärkt eindeutig letztere. "Wir kennen keinen anderen Weg, auf dem es möglich wäre", sagt er.

Aber es bleiben Zweifel. Auch weil die grundlegende These der Studie angreifbar ist: Die Beobachtung spreche zwar stark für die Existenz eines immensen Schwarzen Lochs, schreibt Reines. "Doch es ist nicht die einzige Erklärung für die aufgezeichneten Daten." So lasse sich beispielsweise nicht ausschließen, dass sich im Zentrum der Galaxie in Wahrheit eine Anhäufung leichter Sterne oder stellarer Überreste befinde, die kaum Licht aussenden. Folgeuntersuchungen auf Radiowellenlänge könnten dies aufklären.

In einem Punkt sind sich die Astrophysiker überhaupt nicht einig. Während Seth und seine Kollegen nun mutmaßen, es könne doppelt so viele Mini-Galaxien mit Maxi-Loch geben, wie bisher angenommen, bezweifelt Reines das stark. Für die Forschung wäre es besser, wenn Seth Recht hätte: Dann könnten massenweise dieser galaktischen Duos untersucht werden, ihre Rätsel würden so vielleicht bald gelöst. Immerhin vier weitere Kandidaten haben die Wissenschaftler schon erspäht.