Supermassives Schwarzes Loch entstand kurz nach dem Urknall - und damit viel zu früh.
Cambridge/Wien. Die Entstehungsgeschichte des Kosmos gibt neue Rätsel auf: US-Astronomen haben ein supermassives Schwarzes Loch entdeckt, das offenbar seiner Zeit voraus ist. Das Himmelsobjekt ist nämlich fast so alt wie das Universum selbst. Bisher hatten Forschende angenommen, dass es für derart große Objekte länger brauchte.
Das supermassive Schwarze Loch befinde sich im Zentrum eines leuchtenden Quasars, berichtet das Forschungsteam im Fachmagazin "Nature". Ein Quasar ist der aktive Kern einer Galaxie, der im sichtbaren Lichtbereich punktförmig wie ein Stern erscheint und hohe Energiemengen in mehreren Wellenlängen ausstrahlt. Der Name Quasar leitet sich von "quasi-stellar radio source" für "sternartige Radioquelle" ab.
Laut den Forschern hat das Licht dieses Quasars 13 Milliarden Jahre gebraucht, um die Erde zu erreichen. Das bedeutet, dass der Quasi-Stern bereits 690 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden ist. Das Schwarze Loch in seiner Mitte ist 800 Millionen Mal so groß wie unsere Sonne - es ist ein Goliath und damit ungewöhnlich für seine Zeit.
Nach der Suppe die Sterne
"Es ist das einzige derartige Objekt, das wir bisher aus dieser Zeit beobachtet haben", betont Robert Simcoe, Professor für Physik am Kavli Institut für Astrophysik des Massachusetts Institute of Technology in Boston in einer Aussendung zu der Publikation: "Es ist extrem massereich, obwohl das Universum dafür zu jung war. Eigentlich sollte es nicht existieren." Das Team geht davon aus, dass das Schwarze Loch während eines Phasenübergangs im Universum Gestalt annahm.
Nach dem Urknall war unser Kosmos zunächst eine hochenergetische, heiße und trübe Suppe, die sich rasch ausdehnte und dabei auskühlte. 400.000 Jahre später verbanden sich seine Teilchen zu neutralen Wasserstoff-Gasen. Das Universum blieb so lange blickdicht und dunkel, bis die Schwerkraft Materie zu ersten Sternen und Galaxien ballte, die energiereich genug waren, um den Wasserstoff zu ionisieren. Dadurch wurde das All lichtdurchlässig - wie unser heutiger Nachthimmel.
Laut den Forschern ist ein Großteil der Wasserstoffgase im unmittelbaren Umfeld des Quasars neutral. Sie gehen davon aus, dass ihre himmlische Entdeckung sich in einer Zeit formierte, in der der Weltraum zur Hälfte mit neutralen und zur Hälfte mit ionisierten Wasserstoff-Gasen gefüllt war, "als die ersten Galaxien auftauchten und mit ihren Sternen nach außen strahlten", sagt Simcoe.
Der Quasar mit der Nummer J1342+0928 war zuvor von einem Infrarot-Teleskop des britischen Deep Sky Survey und den Geräten der Nasa aufgespürt worden. Extrem weit entfernte, frühe kosmische Objekte strahlen im langwelligen Infrarot-Bereich.
Das supermassive Schwarze Loch fand von Eduardo Banados von der Carnegie Institution in der US-Hauptstadt Washington. Der Astronom hatte die Messdaten von vier hochsensiblen teleskopischen Instrumenten auf neue Informationen über den frühen Kosmos gekämmt. Im Speziellen war er auf der Suche nach Quasaren, in deren Zentrum Materie um supermassives Schwarzes Löcher kreist.
Banados nutze für seine Arbeit ein Echelette-Gitter - ein Spektrometer, das die Beugung von Infrarot-Wellenlängen misst. Licht aus dem frühen Universum verschiebt sich nämlich in Richtung Rot bei seiner Reise durch das sich ausdehnende All: Je weiter ein Objekt entfernt ist, desto näher liegen seine Wellenlängen bei Infrarot. Je höher die Rotverschiebung also ist, desto weiter weg ist das Objekt.
Banados bezifferte die Rotverschiebung von J1342+0928 mit 7,5, woraus er errechnete, dass der Quasar 690 Millionen Jahre nach dem Urknall zu strahlen begann. Aus der Rotverschiebung ergab sich auch die Masse des Schwarzen Lochs.
Bleibt das Rätsel, wie ein Massemonster von dieser Größe so früh entstehen konnte. Bisher nahmen Forscher an, dass es genug Masse in der Umgebung geben muss, die das Schwarze Loch schlucken kann: Objekte wie dieses würden viel länger als 690 Millionen Jahre brauchen, um so groß zu werden. "Wenn die Theorien stimmen, ginge das nie so schnell. Also muss es sich auf andere Weise entstanden sein, aber wir wissen nicht wie", sagt Simcoe."