Neue Entdeckung wirft Licht auf sehr frühe supermassereiche Schwarze Löcher

Astronomen der University of Texas und der University of Arizona haben ein schnell wachsendes Schwarzes Loch in einer der extremsten Galaxien entdeckt, die im sehr frühen Universum bekannt sind. Die Entdeckung der Galaxie und des Schwarzen Lochs in ihrem Zentrum liefert neue Hinweise auf die Entstehung der allerersten supermassereichen Schwarzen Löcher. Die neue Arbeit erscheint in Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.

Anhand von Beobachtungen, die mit dem Atacama Large Millimeter Array (ALMA), einem Radioobservatorium in Chile, gemacht wurden, hat das Team festgestellt, dass die Galaxie mit dem Namen COS-87259, die dieses neue supermassereiche Schwarze Loch enthält, sehr extrem ist und 1000 Mal Sterne bildet die unserer eigenen Milchstraße und enthält interstellaren Staub im Wert von über einer Milliarde Sonnenmassen. Die Galaxie strahlt hell sowohl von diesem intensiven Ausbruch von Sternentstehung als auch von dem wachsenden supermassereichen Schwarzen Loch in ihrem Zentrum.

Das Schwarze Loch gilt als eine neue Art von Ur-Schwarzem Loch – eines, das stark von kosmischem „Staub“ eingehüllt ist, wodurch fast sein gesamtes Licht im mittleren Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert wird. Die Forscher haben auch herausgefunden, dass dieses wachsende supermassereiche Schwarze Loch (häufig als aktiver galaktischer Kern bezeichnet) einen starken Materialstrahl erzeugt, der sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch die Wirtsgalaxie bewegt.

Heutzutage sitzen im Zentrum fast jeder Galaxie Schwarze Löcher mit Massen, die millionen- bis milliardenfach größer sind als die unserer eigenen Sonne. Wie diese supermassereichen Schwarzen Löcher entstanden sind, bleibt Wissenschaftlern ein Rätsel, insbesondere weil mehrere dieser Objekte gefunden wurden, als das Universum noch sehr jung war. Weil das Licht dieser Quellen so lange braucht, um uns zu erreichen, sehen wir sie so, wie sie in der Vergangenheit existierten; in diesem Fall nur 750 Millionen Jahre nach dem Urknall, was etwa 5 % des heutigen Alters des Universums entspricht.

Besonders erstaunlich an diesem neuen Objekt ist, dass es über einem relativ kleinen Bereich des Himmels identifiziert wurde, der normalerweise zur Erkennung ähnlicher Objekte verwendet wird – weniger als zehnmal so groß wie der Vollmond –, was darauf hindeutet, dass es Tausende ähnlicher Quellen in der Nähe geben könnte frühes Universum. Dies war aufgrund früherer Daten völlig unerwartet.

Die einzige andere Klasse von supermassereichen Schwarzen Löchern, die wir im sehr frühen Universum kannten, sind Quasare, aktive Schwarze Löcher, die relativ wenig von kosmischem Staub verdeckt werden. Diese Quasare sind in ähnlichen Entfernungen wie COS-87259 äußerst selten, wobei nur wenige Zehner über den gesamten Himmel verteilt sind. Die überraschende Entdeckung von COS-87259 und seinem Schwarzen Loch wirft mehrere Fragen über die Häufigkeit sehr früher supermassereicher Schwarzer Löcher sowie die Arten von Galaxien auf, in denen sie sich typischerweise bilden.

Ryan Endsley, der Hauptautor der Veröffentlichung und jetzt Postdoctoral Fellow an der University of Texas at Austin, sagt: „Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass sehr frühe supermassereiche Schwarze Löcher oft stark von Staub verdeckt waren, vielleicht als Folge der intensiven Sternentstehung Aktivität in ihren Wirtsgalaxien. Dies ist etwas, was andere seit einigen Jahren vorhersagen, und es ist wirklich schön, die ersten direkten Beobachtungsbeweise zu sehen, die dieses Szenario stützen.

Ähnliche Arten von Objekten wurden im eher lokalen, heutigen Universum gefunden, wie z. B. Arp 299. In diesem System prallen zwei Galaxien zusammen und erzeugen einen intensiven Starburst sowie eine starke Verdunkelung des wachsenden supermassereichen Schwarzen Lochs in einer der Galaxien zwei Galaxien.

Endsley fügt hinzu: „Obwohl niemand damit gerechnet hatte, diese Art von Objekt im sehr frühen Universum zu finden, ist seine Entdeckung ein Schritt in Richtung eines viel besseren Verständnisses dafür, wie Schwarze Löcher mit Milliarden von Sonnenmassen so früh im Leben des Universums entstehen konnten , sowie wie sich die massereichsten Galaxien zuerst entwickelten.“