Astronomen haben mit den Weltraumteleskopen Hubble und Chandra potenzielle Hinweise auf „wandernde“ Schwarze Löcher in kleinen Zwerggalaxien entdeckt. Diese Ergebnisse könnten Hinweise darauf geben, wie supermassereiche Schwarze Löcher im frühen Universum so schnell wuchsen, ein seit langem bestehendes Rätsel in der Kosmologie. Die Entdeckung legt nahe, dass einige Schwarze Löcher sich nicht in den Zentren von Galaxien niederlassen, sondern wie kosmische Nomaden durch sie hindurchziehen.
Das Geheimnis der frühen supermassiven Schwarzen Löcher
Supermassereiche Schwarze Löcher – millionen- oder milliardenfach so groß wie die Masse unserer Sonne – sind heute bekanntermaßen in den Kernen der meisten großen Galaxien vorhanden. Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) enthüllt jedoch, dass einige davon erschreckend früh in der Geschichte des Universums existierten, weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall. Dies stellt aktuelle Theorien in Frage, die davon ausgehen, dass es über eine Milliarde Jahre dauern würde, bis sich diese Riesen durch Fusionen und Akkretion bilden.
Eine Erklärung ist die Existenz früher „Schwarzer-Loch-Samen“. Diese kleineren Schwarzen Löcher hätten den Wachstumsprozess ankurbeln können, konnten aber bisher nicht direkt beobachtet werden. Zwerggalaxien bieten ein einzigartiges Testfeld für diese Idee, da sie eine einfachere und weniger chaotische Geschichte haben als größere Galaxien. Ihre relative Ruhe bedeutet, dass sie möglicherweise eine „Fossilaufzeichnung“ dieser frühen Samen des Schwarzen Lochs bewahren.
Warum Zwerggalaxien wichtig sind
Zwerggalaxien mit Massen, die milliardenfach so groß sind wie die der Sonne, eignen sich ideal für die Untersuchung der Entstehung von Schwarzen Löchern. Im Gegensatz zu massereichen Galaxien, bei denen Verschmelzungen und intensive Aktivität den Ursprung ihrer Schwarzen Löcher verdecken, bieten Zwerggalaxien eine klarere Sicht. Die Forscher gehen davon aus, dass sich in diesen kleineren Systemen Schwarze Löcher außerhalb des galaktischen Zentrums bilden und dort bleiben können, ohne sich spiralförmig nach innen zu bewegen.
Modelle sagen voraus, dass bis zur Hälfte der Schwarzen Löcher in Zwerggalaxien wandern könnten. Dies bedeutet, dass bei aktuellen Untersuchungen, die sich auf galaktische Zentren konzentrieren, möglicherweise eine erhebliche Population massereicher Schwarzer Löcher übersehen wird.
Unterscheidung wandernder Schwarzer Löcher von anderen Signalen
Die Identifizierung dieser gefährlichen Schwarzen Löcher ist schwierig. Sie müssen von anderen hellen Quellen wie Starburst-Regionen (Gebiete intensiver Sternentstehung) und Supernova-Explosionen unterschieden werden. Das Team analysierte 12 Zwerggalaxien, die zuvor in Radiowellen entdeckt wurden, und fand acht mit aktiven Galaxienkernen (AGNs), die vom Zentrum versetzt waren. Diese AGNs deuten auf die Anwesenheit wandernder Schwarzer Löcher hin.
Die Herausforderung besteht darin, diese Signale zu bestätigen. Diese Zwerggalaxien-AGNs sind dunkler als ihre größeren Gegenstücke und im optischen und Röntgenwellenlängenbereich schwer zu erkennen. Ein Kandidat (ID 64) erwies sich als entferntes AGN, das zufällig mit der Zwerggalaxie ausgerichtet war, was die Schwierigkeiten bei der Überprüfung verdeutlicht.
Nächste Schritte: Die Rolle von JWST
Das Team nutzte Hubble und Chandra, um ein außermittiges AGN zu bestätigen, aber sieben blieben unbestätigt. Der nächste Schritt könnte das James Webb Space Telescope (JWST) sein, das die Quellen der Radioemissionen genauer aufklären könnte. Es könnte Aufschluss darüber geben, ob die Signale von wandernden Schwarzen Löchern innerhalb von Sternhaufen oder von entfernten Galaxien stammen, die sich am Himmel überlappen.
„Die Identifizierung des Ursprungs der außernuklearen Radioquellen könnte mit den hervorragenden Fähigkeiten des JWST möglich sein“, sagte Megan R. Sturm, die Teamleiterin.
Die Suche nach wandernden Schwarzen Löchern in Zwerggalaxien ist ein vielversprechender Weg zum Verständnis des frühen Universums und der Ursprünge supermassereicher Schwarzer Löcher. Sollten sich diese Erkenntnisse bestätigen, würden sie unser Verständnis der Entstehung und Entwicklung von Schwarzen Löchern grundlegend verändern.
