Der Astronom Karl Gebhardt und der Doktorand Jeremy Murphy von der University of Texas in Austin suchen seit Jahren nach Schwarzen Löchern - der dichten Konzentration von Materie im Zentrum von Galaxien. Sie fanden im Zentrum der Galaxie M87 ein Schwarzes Loch, das das 6,7-Milliarden-fache der Masse unserer Sonne wiegt.
Aber jetzt haben sie ihren eigenen Rekord gebrochen. Durch die Kombination neuer Daten aus mehreren Beobachtungen haben sie nicht nur ein, sondern zwei supermassereiche Schwarze Löcher gefunden, die jeweils bis zu 10 Milliarden Sonnen wiegen.
"Sie werden immer größer", sagte Gebhardt.
Schwarze Löcher bestehen aus extrem dicht gepackter Materie. Sie erzeugen ein so starkes Gravitationsfeld, dass selbst Licht nicht entweichen kann. Da sie nicht direkt gesehen werden können, finden Astronomen Schwarze Löcher, indem sie die Umlaufbahnen der Sterne um diese riesigen unsichtbaren Massen zeichnen. Die Form und Größe der Umlaufbahnen dieser Sterne kann die Masse des Schwarzen Lochs bestimmen.
Explodierende Sterne, sogenannte Supernovae, hinterlassen oft schwarze Löcher, die jedoch nur so viel wiegen wie der einzelne Stern. Schwarze Löcher sind milliardenfach so groß geworden wie die Masse unserer Sonne. Höchstwahrscheinlich hat ein gewöhnliches Schwarzes Loch ein anderes verbraucht, eine große Anzahl von Sternen und die enorme Menge an Gas eingefangen, die sie enthalten, oder das Ergebnis der Kollision zweier Galaxien. Je größer die Kollision ist, desto massiver ist das Schwarze Loch.
Die supermassiven Schwarzen Löcher, die Gebhardt und Murphy gefunden haben, befinden sich in den Zentren zweier Galaxien, die mehr als 300 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt sind. Eine 9,7 Milliarden Sonnenmassen schwere befindet sich in der elliptischen Galaxie NGC 3842, der hellsten Galaxie im 320 Millionen Lichtjahre entfernten Leo-Galaxienhaufen in Richtung des Sternbildes Leo. Die andere ist so groß oder größer und befindet sich in der elliptischen Galaxie NGC 4889, der hellsten Galaxie im Koma-Cluster, etwa 336 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, in Richtung des Sternbilds Coma Berenices.
Jedes dieser Schwarzen Löcher hat einen Ereignishorizont - den Punkt ohne Wiederkehr, an dem nichts und nicht einmal Licht ihrer Schwerkraft entkommen kann - 200-mal größer als die Erdumlaufbahn (oder fünfmal so groß wie die Umlaufbahn von Pluto). Das sind umwerfende 29.929.600.000 Kilometer oder 18.597.391.235 Meilen. Über den Ereignishorizont hinaus hat jeder einen Gravitationseinfluss, der sich über 4.000 Lichtjahre in alle Richtungen erstreckt.
Zum Vergleich: Das Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraßengalaxie hat einen Ereignishorizont, der nur ein Fünftel der Umlaufbahn von Merkur beträgt - etwa 11.600.000 Kilometer oder 7.207.905 Meilen. Diese supermassiven Schwarzen Löcher sind 2.500-mal so massereich wie unsere eigenen.
Gebhardt und Murphy fanden die supermassiven Schwarzen Löcher, indem sie Daten aus mehreren Quellen kombinierten. Beobachtungen mit den Gemini- und Keck-Teleskopen ergaben die kleinsten, innersten Teile dieser Galaxien, während Daten des George- und Cynthia Mitchell-Spektrographen mit dem 2,7-Meter-Harlan J. Smith-Teleskop ihre größten, äußersten Regionen enthüllten.
Es war eine Herausforderung, alles zusammenzusetzen, um die Masse der Schwarzen Löcher abzuleiten. "Wir brauchten Computersimulationen, die so große Skalenänderungen berücksichtigen können", sagte Gebhardt. "Dies ist nur auf einem Supercomputer möglich."
Die Auszahlung endet jedoch nicht damit, dass dieses massive galaktische Zentrum gefunden wird. Die Entdeckung hat viel wichtigere Auswirkungen. Es "sagt uns etwas Grundlegendes über die Entstehung von Galaxien", sagte Gebhardt.
Diese schwarzen Löcher könnten die dunklen Überreste früher heller Galaxien sein, die Quasare genannt wurden. Das frühe Universum war voller Quasare, von denen einige vermutlich von Schwarzen Löchern mit 10 Milliarden Sonnenmassen oder mehr angetrieben wurden. Astronomen haben sich gefragt, wohin diese supermassiven galaktischen Zentren seitdem verschwunden sind.
Gebhardt und Murphy könnten ein Schlüsselstück zur Lösung des Rätsels gefunden haben. Ihre beiden supermassiven Schwarzen Löcher könnten Aufschluss darüber geben, wie Schwarze Löcher und ihre Galaxien seit dem frühen Universum miteinander interagiert haben. Sie können ein fehlendes Bindeglied zwischen alten Quasaren und modernen supermassiven Schwarzen Löchern sein.
Quelle: Pressemitteilung des McDonald Observatory.
