Die Erkenntnis, dass jede Galaxie ein schwarzes Loch besitzt, war zwar sehr bemerkenswert. Doch die Astronomen rätselten, auf welche Weise diese Giganten die Entwicklung oder gar die Entstehung der Galaxien beeinflusst haben könnten. Sie blieben mehr oder weniger ein Kuriosum – wenngleich auch ein sehr faszinierendes.
Bewegung in diese Sache brachte dann eine Entdeckung vor knapp zehn Jahren. Mehrere Forscherteams hatten eine strenge Korrelation zwischen den Massen der zentralen schwarzen Löcher und der sie umgebenden Sterne gefunden. Demnach steckt in dem Sternhaufen etwa tausendmal mehr Masse als im schwarzen Loch. Das gilt für unterschiedliche Galaxientypen und erstreckt sich im Massenbereich über etwa drei Größenordnungen. „Diese Entdeckung schlug ein wie eine Bombe“, erinnert sich Fabian Walter vom Heidelberger Max-Planck-Institut für Astronomie.
Rätsel über Rätsel
Auf den ersten Blick erscheint es völlig logisch, dass massereiche schwarze Löcher mehr Sterne um sich scharen als massearme. Doch die Sache ist komplizierter. Die zentralen Sternansammlungen in einer Spiralgalaxie, auch Bulge – englisch für Bauch oder Wulst – genannt, weisen Radien von mehreren tausend Lichtjahren auf. Die Schwerkraftwirkung eines schwarzen Lochs erstreckt sich jedoch nur auf eine Umgebung von wenigen Lichtjahren. Sie ist also viel zu klein, um auf alle Mitglieder des umgebenden Sternhaufens einwirken zu können. Salopp gesagt: Die allermeisten Sterne im Bulge „spüren“ den Giganten in ihrer Mitte überhaupt nicht. Wie aber kommt dann diese Massenrelation zustande?
„Wir sehen darin ein Anzeichen für eine gemeinsame Entwicklung der schwarzen Löcher und der Muttergalaxien, in denen sie sich befinden“, sagt Guinevere Kauffmann vom Max-Planck-Institut für Astrophysik. Viele Fragen drängten sich auf: Kontrolliert das schwarze Loch das Wachstum der Galaxie? Oder begrenzt die Galaxie irgendwie die Masse ihres Zentralobjekts? Wachsen schwarze Löcher und Galaxien gemeinsam in einer Art symbiotischer Beziehung? „Diese Fragen konnten nur durch eine genaue Untersuchung des Wachstumsprozesses von schwarzen Löchern und Galaxien beantwortet werden“, sagt Kauffmann.
Kompliziertes Modell mit vielen Unbekannten
Theoretische Modelle waren dafür anfangs das Mittel der Wahl für die junge Forscherin, die an der Universität Cambridge (USA) in Angewandter Mathematik ihren Bachelor gemacht hatte. Tatsächlich gelang es ihr, mit Computern das Wachstum von schwarzen Löchern und ihren Muttergalaxien im jungen Universum zu simulieren. „Dann merkte ich aber, dass man nicht alles von Grund auf rein theoretisch beschreiben kann“, erklärt die Max-Planck-Forscherin. Es gab zu viele unbekannte Größen in dem komplizierten Modell. Deshalb wandte sie sich Beobachtungen zu.
Thomas Bührke / MaxPlanckForschung
Stand: 22.05.2009
