Neues Rätsel im Universum: Wissenschaftler entdecken extrem massives Schwarzes Loch

GN-z11 befindet sich etwa 32 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt und war einige Zeit nach seiner Entdeckung im Jahr 2016 die am weitesten entfernte bekannte Galaxie. Bevor Sie jetzt kommentieren, dass diese Entfernung unmöglich ist und nichts weiter als 13,8 Milliarden Lichtjahre entfernt sein kann – dem Alter des Universums – sollten Sie bedenken, dass sich das Universum in einem beschleunigten Tempo ausdehnt. Dadurch ist nun mehr Raum zwischen uns und der Galaxie, als es gab, als das Licht sie verlassen hat.

Um einen guten Blick auf diese entfernte Galaxie zu werfen, haben Astronomen nun das leistungsstarke Infrarot-Auge des James Webb Space Telescope eingesetzt. Sie konnten das heiße, ultraviolette Leuchten einer Akkretionsscheibe – des wirbelnden Staubs und Gases, das auf die Anwesenheit eines supermassiven Schwarzen Lochs hindeutet – entdecken. Dies macht es zum am weitesten entfernten beobachteten Schwarzen Loch, und basierend auf seiner Größe schätzt das Team sein Alter auf etwa eine Milliarde Jahre.

Dies wirft ein großes Problem auf. Aufgrund der Einschränkung durch die Geschwindigkeit des Lichts sehen wir GN-z11 so, wie es vor 13,4 Milliarden Jahren war, oder gerade einmal 400 Millionen Jahre nach dem Urknall. Das Universum ist zu diesem Zeitpunkt buchstäblich nicht alt genug, um das Schwarze Loch bereits existieren zu lassen.

Herausforderung der etablierten Theorien

Dies legt nahe, dass unsere Modelle, wie Schwarze Löcher entstehen und wachsen könnten, möglicherweise überarbeitet werden müssen. Vorgeschlagene Alternativen besagen, dass sie aus dem Kollaps riesiger Gaswolken entstanden, was ihnen von Anfang an mehr Masse verleiht und ihnen einen Vorsprung beim Wachstum verschafft – sogenannte "übergroße Schwarze Löcher". Andere Ideen legen nahe, dass Schwarze Löcher mit mehr Materie in der Nähe schneller fressen und wachsen können als wir ihnen derzeit zutrauen. Oder beide dieser Modelle könnten zusammenarbeiten.

"Es ist sehr früh im Universum, um ein so massives Schwarzes Loch zu sehen, also müssen wir andere Möglichkeiten in Betracht ziehen, wie sie entstehen könnten", sagte Professor Roberto Maiolino, Hauptautor der Studie. "Sehr frühe Galaxien waren extrem gasreich, also wären sie wie ein Buffet für Schwarze Löcher gewesen."

Dies ist nicht das erste Objekt, das James Webb entdeckt hat und das für sein Alter zu fortschrittlich erscheint. Das Teleskop hat bereits eine Reihe von "unmöglich" großen Galaxien entdeckt, die mehr Masse beherbergten, als das gesamte Universum zu dieser Zeit enthalten sollte. Andere zeigten milchstraßenähnliche Balkenstrukturen früher, als es die Modelle voraussagen.

Wissenschaftler bemühen sich, die Ergebnisse zu erklären, und schlagen alles Mögliche vor, von Galaxien, die "Sternenausbrüche" durchlaufen, bis hin zu hypothetischen Sternen, die durch die Vernichtung dunkler Materie angetrieben werden und nur aus der Ferne wie Galaxien aussehen. Andere gehen sogar so weit zu behaupten, dass das Universum möglicherweise doppelt so alt ist, wie wir dachten.

Schwarze Löcher in jungen Galaxien: Ein neues Phänomen?

Astronomen stehen vor einem Rätsel, das nur durch weitere Beobachtungen gelöst werden kann. Die Forscher der neuen Studie planen, zukünftige Webb-Daten zu nutzen, um weitere Schwarze-Loch-Saatgut zu finden.

Weitere Beobachtungen und zukünftige Forschung

Insgesamt zeigt diese Entdeckung, dass das Universum noch viele Geheimnisse birgt, die darauf warten, gelüftet zu werden. Die Entwicklung und das Wachstum von Schwarzen Löchern in jungen Galaxien sind ein faszinierendes, aber auch rätselhaftes Phänomen, das grundlegende Fragen zu unseren bestehenden Modellen und Theorien aufwirft. Die Suche nach Antworten auf diese Fragen wird die Astronomie und die Kosmologie in den kommenden Jahren definitiv vorantreiben und zu einer erweiterten Perspektive auf das Universum führen.

Letztendlich deutet die Entdeckung des entferntesten Schwarzen Lochs auf eine erstaunliche Vielfalt und Komplexität im Universum hin, die wir gerade erst anfangen zu verstehen. Mit fortschreitender Technologie und immer genaueren Beobachtungsmöglichkeiten dürfen wir gespannt sein, welche weiteren Geheimnisse des Universums in Zukunft enthüllt werden.

Quelle: Maiolino, R., Scholtz, J., Witstok, J. et al. A small and vigorous black hole in the early Universe. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07052-5