Wenn ein sehr großer Stern am Ende seines Lebens kollabiert, dann fällt er unter seiner eigenen Schwerkraft so stark zusammen, dass sich ein schwarzes Loch bildet (das übrigens kein Staubsauger ist). Die Masse dieser stellaren schwarzen Löcher entspricht der normaler Sterne. In den Zentren der Galaxien findet man allerdings auch sogenannte supermassereiche schwarze Löcher. Die können einige Milliarden mal massereicher sein, als ein typischer Stern. Noch ist unklar, wie sie sich bilden. Es kann keinen Stern geben, der so gewaltig ist, dass am Ende seines Lebens ein supermassereiches schwarzes Loch entsteht. Viel wahrscheinlicher ist es, dass die Verschmelzung von “mittelschweren schwarzen Löchern” für die riesigen schwarzen Löcher verantwortlich ist. Über diese Zwischengröße weiß man noch wenig; man hat sie erst vor wenigen Jahren das erste mal beobachtet. Ein australischer Astronom und sein Team haben nun aber eines davon genau unter die Lupe genommen (“A Young Stellar Population Around the Intermediate
Mass Black Hole ESO 243-49 HLX-1”).
Das Objekt trägt den Namen Hyper-Luminous X-ray source 1 bzw. HLX1. Am Namen kann man auch gleich erkennen, wie man die schwarzen Löcher überhaupt “sehen” kann. Denn eigentlich sind sie ja schwarz, also unsichtbar. Sie geben keine Strahlung ab und sind daher per Definition eigentlich unsichtbar. Das stimmt, aber man kann das sehen, was sich ganz in der Nähe eines schwarzen Lochs befindet. Die Löcher sind nämlich normalerweise von einer Scheibe aus Gas und Staub umgeben. Das Material in der Scheibe bewegt sich sehr schnell und gibt dabei Strahlung – vor allem im Röntgenbereich – ab. Das kann man sehen, sehr gut sogar. Im Röntgenlicht ist die Umgebung schwarzer Löcher enorm hell, so hell, dass man es auch noch in fernen Galaxien sehen kann. In dieser hier zum Beispiel:
Das ist die Spiralgalaxie ESO 243-49, die wir fast genau von der Seite sehen. Sie enthält ein mittelschweres schwarzes Loch, die Position der entsprechende Röntgenquelle ist im Bild markiert. Das Röntgenteleskop XMM-Newton hat hier schon 2009 ein schwarzes Loch mit der zwanzigtausendfachen Masse der Sonne entdeckt. Das Bild selbst zeigt allerdings keine Röntgenaufnahme, sondern die nachfolgenden Beobachtungen, die mit dem Hubble-Weltraumteleskop gemacht worden sind. Die haben gezeigt, dass das schwarze Loch von einem Haufen aus jungen, blau-leuchtenden Sternen umgeben ist. Die kann man auch nicht sehen (dafür ist die Galaxie zu weit entfernt), man sieht nur einen blauen Fleck. Wenn man das Licht von dort aber genau analysiert und in seine Bestandteile aufspaltet, dann zeigt sich, dass es von einem circa 250 Lichtjahre durchmessenden Haufen stammen muss, der aus einigen hunderttausend Sternen besteht.
Was man hier beobachtet, ist aller Wahrscheinlichkeit nach der letzte Rest einer kleinen Zwerggalaxie bzw. eines Kugelsternhaufens, den ESO 243-49 vor ungefähr 200 Millionen Jahren verschluckt hat. Die kleine Galaxie wurde von der großen auseinandergerissen; die Gezeitenkräften die auftreten, wenn sich zwei Galaxien nahe kommen sind enorm (ich habe erst kürzlich darüber geschrieben). Gleichzeitig haben die Gezeitenkräfte aber auch die Gaswolken in der Galaxie gestört und sie zum kollabieren gebracht. So entstanden jede Menge neue Sterne. Alles was von der aufgefressenen Galaxie noch übrig ist, ist deren zentrales schwarzes Loch – kein supermassereiches sondern nur ein mittelgroßes – und eine Hülle aus jungen, bei der Kollision entstandenen Sternen.
Zwerggalaxien bzw. Kugelsternhaufen gibt es jede Menge. Alle größeren Galaxien sind von hunderten kleinerer Begleiter umgeben. Wenn sich die große Galaxien immer wieder mal ein paar davon einverleiben, dann können deren kleinere zentrale schwarze Löcher im Laufe der Zeit mit dem zentralen schwarzen Loch der großen Galaxie verschmelzen und so die gigantischen supermassereichen schwarzen Löcher erklären, die wir überall beobachten. Natürlich gibt es hier noch jede Menge Details zu klären. Und jede Menge Beobachtungen zu machen. Den Astronomen wird die Arbeit nicht ausgehen…
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