Warum ist dieses Schwarze Loch so anders? Oder liefern wichtige Hinweise zur Lösung astronomischer Rätsel

Die Jagd nach dem der Erde zweitnächsten supermassiven Schwarzen Loch in einer benachbarten Galaxie hat begonnen.

(Abbildung: Leo 1, eine lichtschwache Begleitgalaxie der Milchstraße, könnte ein riesiges supermassereiches Schwarzes Loch verbergen. Bildquelle: Scott Anttila Anttler)

Astronomen könnten endlich ein riesiges supermassereiches Schwarzes Loch finden, von dem sie vermuten, dass es in einer nahegelegenen Zwerggalaxie lauert.

Dieses Gigant könnte nach Sagittarius A im Zentrum der Milchstraße, das in der Begleitgalaxie Leo 1 liegt, das zweitnächste supermassereiche Schwarze Loch zur Erde sein. Dieses nahe gelegene supermassereiche Schwarze Loch trägt den Namen Leo 1. Seine Existenz wurde erstmals im Jahr 2021 vermutet, als Astronomen bemerkten, dass Sterne beschleunigten, wenn sie sich dem Zentrum einer Zwerggalaxie näherten. Obwohl dies ein guter Beweis für die Existenz eines supermassereichen Schwarzen Lochs war, stellten die Astronomen enttäuscht fest, dass sie keine direkten Bilder der Strahlung von LEO 1 erhalten konnten, um dessen Existenz zu beweisen.

Nun haben zwei Forscher eine Lösung vorgeschlagen: „Schwarze Löcher sind sehr schwer fassbare Objekte und spielen manchmal Verstecken mit uns“, sagte Fabio Panucci, Astrophysiker am Harvard Smithsonian Center for Astrophysics und Hauptautor der Studie, in dem Bericht. „Licht kann ihren Ereignishorizonten nicht entkommen, aber die Umgebung um sie herum kann sehr hell werden – wenn genügend Materie in den Gravitationstrichter fällt. Wenn das Schwarze Loch jedoch keine Masse gewinnt, sendet es im Gegenteil kein Licht aus und kann von unseren Teleskopen nicht gefunden werden.“

Die aktuelle Situation von Leo 1 besteht darin, dass die Zwerggalaxie nicht genügend Gas liefern kann, um das supermassereiche Schwarze Loch zu versorgen. Dadurch ist es inaktiv und seine Existenz kann nicht bestätigt werden. Doch Panucci und ein Kollege vermuten, dass das Schwarze Loch möglicherweise eine alternative tägliche Ernährung genießt und genug Materie absorbiert hat, um den Wissenschaftlern seine Existenz zu beweisen.

„Wir gehen davon aus, dass ein kleiner Masseverlust von Sternen, die um das Schwarze Loch schweben, die notwendigen Daten zur Stoffwechselrate liefern könnte, um das Schwarze Loch zu beobachten“, sagte Panucci. „Alte Sterne werden sehr groß und rot – wir nennen sie Rote Riesen. Rote Riesen erzeugen oft starke Winde, die eine geringe Menge Masse in die Umgebung tragen. Der Raum um Leo 1 scheint genügend alte Sterne zu beherbergen, um Beobachtungen zu ermöglichen.“

Laut Avi Loeb, einem Astrophysiker, der ebenfalls am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics tätig ist, könnten die Beobachtungen von Leo 1 bahnbrechend sein, wenn die Hightech-Technologie funktioniert.

Insbesondere würde die Entdeckung ein weiteres astronomisches Rätsel lösen: ob Zwerggalaxien so große supermassereiche Schwarze Löcher beherbergen können. (Wissenschaftler schätzen, dass Leo 1 drei Millionen Mal massereicher sein könnte als unsere Sonne; das Schwarze Loch in der Milchstraße (Sgr A*) ist mit etwa vier Millionen Mal massereicher nur geringfügig größer.)

„Dies könnte nach dem Zentrum unserer Milchstraße das uns zweitnächste supermassereiche Schwarze Loch sein, mit einer ähnlichen Masse wie unserer, aber aus einer Galaxie, die tausendmal weniger Masse hat als unsere“, sagte Loeb in dem Bericht. „Diese Tatsache stellt unser Verständnis der Koevolution von Galaxien und ihren zentralen supermassereichen Schwarzen Löchern in Frage. Wie konnte aus einem winzigen Mutterkörper ein derart massereiches Gebilde entstehen?“

Nehmen wir das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße und der meisten Galaxien als Beispiel: Die Masse des zentralen Objekts beträgt etwa ein Zehntel der Masse der umgebenden Sternobjekte. Die Existenz der Zwerggalaxie Leo 1 weicht völlig von diesem Verhältnis ab.

„Im Fall von LEO 1 hatten wir erwartet, ein kleineres Schwarzes Loch zu sehen“, sagte Loeb. „LEO 1 zeigte jedoch ein Schwarzes Loch, das mehrere Millionen Mal massereicher ist als unsere Sonne, ähnlich den Schwarzen Löchern in unserer Milchstraße. Das ist aufregend, denn die Wissenschaft macht Fortschritte, wenn das Unerwartete passiert.“

Panucci sagte, dass die Astronomen noch einen langen Weg vor sich haben, um Leo 1 zu charakterisieren, aber er und sein Team haben mit dem weltraumgestützten Chandra-Röntgenobservatorium und dem Very Large Array-Radioteleskop in New Mexico Zeit gewonnen, um das theoretische kosmische Ungetüm zu entschlüsseln.

„Leo 1 spielt mit uns Verstecken, aber er strahlt so viel, dass er viele ungelöste Rätsel aufgibt“, sagte Panucci.

Die Forschungsergebnisse des Teams wurden in einem am Montag (28. November) im Astrophysical Journal erschienenen Artikel veröffentlicht.

Verwandte Wissensübersetzung: Eine Galaxie ist ein System aus Sternen, Sternresten, interstellarem Gas, Staub und dunkler Materie, die durch die Schwerkraft zusammengehalten werden. Das Wort stammt vom griechischen „galaxias“ (γαλαξίας), was wörtlich „milchig“ bedeutet und sich auf die Milchstraße bezieht, in der sich unser Sonnensystem befindet. Eine Galaxie besteht im Durchschnitt aus etwa 100 Millionen Sternen. Die Bandbreite reicht von Zwerggalaxien mit weniger als 100 Millionen Sternen bis zu den größten bekannten Galaxien – Superriesengalaxien mit 100 Billionen Sternen, von denen jeder den Massenmittelpunkt der Galaxie umkreist. Der Großteil der Masse einer typischen Galaxie besteht aus dunkler Materie, nur wenige Prozent sind Sterne und Nebel. Supermassereiche Schwarze Löcher kommen häufig im Zentrum von Galaxien vor.

VON: Robert Lea

FY: Zhuohua

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