Erstes inaktives Schwarze Loch mit sechs Milliarden Sonnenmassen gemessen

Das Gewicht von MRG-M0138: Sechs Milliarden Sonnenmassen

Die Identifizierung inaktiver Schwarzer Löcher gleicht einer astronomischen Detektivarbeit. Während aktive Giganten durch die enorme Hitze hineinstürzender Materie im Röntgenlicht leuchten, bleiben schlummernde Objekte nahezu unsichtbar. Wie n-tv berichtet, verraten sich diese inaktiven Massenmonster ausschließlich durch ihre Schwerkraftwirkung auf die sie umkreisenden Sterne. Durch die Analyse der stellaren Bewegungen in der Galaxie MRG-M0138 konnte das Team um Andrew Newman von der Carnegie Institution for Science eine Masse von etwa sechs Milliarden Sonnenmassen berechnen. Dieser Fund setzt einen neuen Maßstab für die Astronomie. Bisher konnten Forscher inaktive Schwarze Löcher nur in unserer näheren kosmischen Umgebung bis zu einer Entfernung von 700 Millionen Lichtjahren wiegen. Die aktuelle Messung ist somit 15-mal weiter gereicht als alle bisherigen Rekorde. Um die Größenordnungen dieser Objekte einzuordnen, hilft ein Vergleich mit bekannten Werten:

• Sagittarius A* (Zentrum der Milchstraße): ca. 4 Millionen Sonnenmassen
• MRG-M0138 (das neu gewogene Objekt): ca. 6 Milliarden Sonnenmassen
• Größtes bisher bekanntes Schwarzes Loch: ca. 33 Milliarden Sonnenmassen

Das Licht der Galaxie MRG-M0138 stammt aus einer Ära, als das Universum gerade einmal 3,8 Milliarden Jahre alt war. Die Entdeckung deutet darauf hin, dass supermassereiche Schwarze Löcher bereits in der extrem frühen Phase des Kosmos eine dominante Rolle spielten.

Gravitationslinsen: Die Vergrößerung durch MACS J0138.0-2155

Die präzisen Berechnungen wären ohne eine seltene kosmische Konstellation unmöglich gewesen. Zwischen der Erde und der Zielgalaxie liegt der gewaltige Galaxienhaufen MACS J0138.0-2155, der als natürliche optische Verstärkung fungiert. Gemäß den Details der Stuttgarter Nachrichten wirkt dieser Haufen wie eine Lupe und vergrößert das Abbild der fernen Galaxie um das 30-Fache. Dieses Phänomen der Gravitationslinse basiert auf Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie, nach der große Massen den Raum krümmen und somit den Weg von Lichtstrahlen verbiegen. Die Kombination aus der extremen Auflösung des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) und diesem natürlichen Vergrößerungsglas ermöglichte erst die Untersuchung der stellaren Dynamik im Kern der Galaxie. „Wir konnten dieses Schwarze Loch in zehn Milliarden Lichtjahren Entfernung aufspüren, indem wir den scharfen Blick von JWST mit einem natürlichen Vergrößerungsglas kombinierten“, erklärt Erstautor Andrew Newman, via n-tv.

Frame-Dragging: Der Nachweis der Lense-Thirring-Präzession

Parallel zu den Massenmessungen liefert die Forschung auch neue Erkenntnisse über die Dynamik rotierender Schwarzer Löcher. Ein internationales Team unter der Leitung der Nationalen Astronomischen Observatorien der Chinesischen Akademie der Wissenschaften konnte beobachten, wie ein rotierendes Objekt die Raumzeit förmlich mitreißt. Wie Telepolis meldet, lieferten Daten zu einem Ereignis in der Galaxie LEDA 145386 den entscheidenden Beweis für die sogenannte Lense-Thirring-Präzession. Ein Stern, der dem dortigen, etwa fünf Millionen Sonnenmassen schweren Schwarzen Loch zu nahe kam, wurde durch Gezeitenkräfte zerrissen. Die dabei entstehende glühende Materiescheibe und ein hochenergetischer Jet zeigten rhythmische Helligkeitsschwankungen in einem Zyklus von 19,6 Tagen. Dieses Verhalten bestätigt die über 100 Jahre alte Vorhersage von Einstein, die mathematisch von Josef Lense und Hans Thirring beschrieben wurde. Das rotierende Schwarze Loch wirkt dabei wie ein kosmischer Rührlöffel, der die Umgebung in eine taumelnde Bewegung zwingt. „Unsere Studie liefert den bislang überzeugendsten Beweis für die Lense-Thirring-Präzession – ein Schwarzes Loch, das die Raumzeit mit sich zieht, ähnlich wie ein Kreisel das Wasser um sich herum in einen Strudel zieht“, so Mitautor Cosimo Inserra von der Cardiff University.

Von der Kernfusion zum Kollaps

Um die gewaltige Anziehungskraft dieser Objekte zu verstehen, muss man die Lebenszyklen massereicher Sterne betrachten. In einem stabilen Stern halten der nach außen gerichtete Druck der Kernfusion und die nach innen wirkende Schwerkraft ein Gleichgewicht aufrecht. Erlischt jedoch der Brennstoff, bricht dieses Gleichgewicht zusammen. Nach Erklärungen von ARDalpha führt das Ende der Kernfusion zu einem unaufhaltsamen Kollaps. Wenn die Masse des Sterns ausreichend groß ist, kann die Schwerkraft selbst die Lichtgeschwindigkeit überwinden, was dazu führt, dass nichts mehr aus dem Zentrum entkommen kann. „Und dann ist die Schwerkraft aber immer noch da. Dann sackt das Ding in sich zusammen und kann so einen Kollaps erzeugen, dass im Zentrum ein Schwarzes Loch entsteht.“, Professor Reinhard Genzel, Astrophysiker am Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik Die jüngsten Entdeckungen in MRG-M0138 und LEDA 145386 zeigen, dass die Astronomie nun in der Lage ist, nicht nur die bloße Existenz dieser Objekte zu bestätigen, sondern auch ihre schwersten Geheimnisse – ihr Gewicht und ihre rotierende Wirkung auf das Gefüge des Universums – präzise zu entschlüsseln.