Spektakulärer Fund: Astronomen haben sechs Galaxien entdeckt, die ein supermassereiches Schwarzes Loch eng umgeben – ein solches Ensemble wurde nie zuvor beobachtet. Das gesamte über Gasfilamente verknüpfte Gebilde ist 300 Mal größer als die Milchstraße und existierte bereits, als das Universum erst 900 Millionen Jahre alt war. Dieses kosmische „Spinnennetz“ könnte erklären, wie die ersten Schwarzen Löcher so schnell groß wurden.
Eigentlich dürfte es sie gar nicht geben: Schon wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall existierten im Kosmos enorme Schwarze Löcher, die mehrere Milliarden Sonnenmassen in sich vereinten. Einige dieser Schwerkraftgiganten sind bis heute als Quasare am Himmel sichtbar. Doch wie konnte sie so schnell so groß werden? Gängiger Annahme nach gab es im frühen Universum gar nicht genügend „Futter“ für diese Schwarzen Löcher.
Quasar mit galaktischer Begleitung
Eine Lösung für das Rätsel der frühen „Massemonster“ könnten nun Astronomen um Marco Mignoli vom Nationalen Institut für Astrophysik (INAF) in Bologna gefunden haben. Sie hatten einige frühe Quasare mit mehreren leistungsstarken optischen Teleskopen näher untersucht. Bei einem der Objekte wurden sie fündig. Der Quasar SDSS J1030+0524 umfasst rund eine Milliarde Sonnenmassen und existierte bereits 900 Millionen Jahre nach dem Urknall.
Das Besondere jedoch: Das supermassereiche Schwarze Loch schwebt nicht allein im All, sondern ist von sechs Galaxien umgeben. Das gesamte Gebilde ist 300 Mal größer als die Milchstraße, wie die Beobachtungen enthüllten. Dies ist das erste Mal, dass eine so enge Ansammlung von Schwarzem Loch und Galaxien aus einer so frühen Zeit beobachtet wurde, wie die Astronomen erklären.
Eingebettet in ein Spinnennetz aus Gasfilamenten
Ungewöhnlich auch: Das Schwarze Loch und die umgebenden Galaxie sind in einer riesiges „Spinnennetz“ aus Gasströmen eingebettet. „Die Filamente dieses kosmischen Netzes sind wie Spinnennetzfäden“, erklärt Mignoli. „Die Galaxien liegen und wachsen dort, wo sich die Filamente kreuzen.“ In dieses Netz ist auch das supermassereiche Schwarze Loch eingebunden. Für vier der sechs Galaxien konnten die Forscher eine direkte Verbindung ihm nachweisen.
Nach Ansicht der Astronomen könnte die Entdeckung dieses kosmischen Spinnennetzes erklären, woher die ersten großen Schwarzen Löcher ihre Nahrung bekamen. „Entlang der Filamente können Gasströme fließen, die sowohl den Galaxien als auch dem zentralen supermassereichen schwarzen Loch als Nahrung zur Verfügung stehen“, erklärt Mignoli. Wie er und seine Kollegen feststellten, enthalten das „Spinnennetz“ und die Galaxien genügend Futter für das Wachstum des zentralen Schwerkraftgiganten.
Von Dunkler Materie zusammengebracht
Damit stützt das neuentdeckte Ensemble die Vermutung, dass die riesigen Schwarzen Löcher der Quasare einst in großen Netzen aus Gas und Galaxien heranwuchsen. „Unsere Studien haben ein wichtiges Teil zu dem weitgehend unvollständigen Puzzle beigesteuert, das die Entstehung und das Wachstum solch extremer, aber relativ häufig vorkommender Objekte so schnell nach dem Urknall beschreibt“, sagt Mignolis Kollege Roberto Gilli.
Doch wie entstanden die kosmischen „Spinnennetze“? Einer Theorie zufolge bildeten sich solche Ansammlungen, weil es im frühen Kosmos riesige Zonen mit einer hohen Dichte an Dunkler Materie gab. Diese Dunkle-Materie-Halos zogen große Mengen an Gas an, aus denen ein dichtes Netz kosmischer Gasfilamente wurde. An den Knotenpunkten dieser Filamente entstanden durch intensive Sternbildung Galaxien und Schwarze Löcher.
„Nur die Spitze des Eisbergs“
Die dichteren Stellen im kosmischen Netzwerk boten auch den frühen Schwarzen Löchern reichlich Nahrung um zu wachsen. Die Astronomen vermuten daher, dass es solche Ensembles von Galaxien um ein massereiches Schwarzes Loch in der Anfangszeit des Universums häufiger gegeben haben muss. Weil sie jedoch so weit entfernt sind und die Galaxien sehr lichtschwach, wurden sie bislang schlicht übersehen.
„Wir denken, dass wir gerade die Spitze des Eisbergs gesehen haben und dass die wenigen Galaxien, die bisher um dieses supermassereiche Schwarze Loch herum entdeckt wurden, nur die hellsten sind“, erklärt Koautorin Barbara Balmaverde vom Astrophysikalischen Observatorium Turin. (Astronomy & Astrophysics, 2020; doi: 10.1051/0004-6361/202039045)
Quelle: ESO
