Schwarze Löcher: Die Entdeckung von Baby-Quasaren
Mit dem Weltraumteleskop James Webb wurde ein fehlendes Bindeglied von supermassereichen schwarzen Löchern im Weltall entdeckt. Die Forschungsgruppe nennt sie Baby-Quasare.
Eine Forschungsgruppe hat mit der Hilfe des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) eine Population von leuchtenden Quasaren identifiziert, die nicht typisch riesig wie andere supermassereiche schwarze Löcher sind.
Bisher war es unklar, wie Quasare ihren überwältigenden Massenstatus erreichen. Besonders der Faktor Zeit ist dabei ein Rätsel. Selbst bei der großen Menge an Materie, die sie aufnehmen, fehlt die Zeit, um ihre endgültige Form zu erreichen. Dennoch gibt es diese problematischen Quasare. Die neu entdeckten kleineren Quasare könnten eine Übergangsphase zu den Giganten darstellen. Das würde eine Lücke im Wissen über diese Objekte füllen.
Tod und Anfang in der Astronomie
Das Leben dieser problematischen Quasare beginnt mit dem Tod von massereichen Sternen. Wenn sich ein wirklich massereicher Stern dem Ende seines Lebens nähert, beginnen die ihm innewohnenden Kernfusionsprozesse zu versiegen.
Dabei wird der Wasserstoff in Helium umgewandelt, bis die interne Fusion vollständig zum Erliegen kommt. Dann fällt auch der Druck von außen weg, der den Stern seit Millionen oder Milliarden von Jahren gegen den Druck seiner eigenen Schwerkraft stabil gehalten hat. Letztendlich kollabiert der Stern in sich selbst. Er stirbt einen explosiven Supernova-Tod – und ein Schwarzes Loch wird geboren.
Wenn dieses schwarze Loch beginnt, sich aktiv von der umgebenden Materie zu ernähren, wird es schließlich zu einem großen Quasar. "Es ist, als würde man ein fünfjähriges Kind betrachten, das zwei Meter groß ist. Irgendetwas passt da nicht zusammen", erklärt der Hauptautor Jorryt Matthee (Institute of Science and Technology Austria) in einer Pressemitteilung.
Die Entdeckung von Baby-Quasaren
"Wenn man bedenkt, dass Quasare aus den Explosionen massereicher Sterne entstehen – und wir ihre maximale Wachstumsrate aus den allgemeinen Gesetzen der Physik kennen –, sehen einige von ihnen so aus, als wären sie schneller gewachsen, als es möglich ist."
Das Team konnte diese Baby-Quasare in Form von mehreren kleinen roten Punkten in den Aufnahmen des Webb-Teleskops identifizieren. Problematische Quasare sind dagegen blau, extrem hell und sie erreichen die milliardenfache Masse der Sonne. Die Masse der Baby-Quasare liegt zwischen zehn und 100 Millionen Sonnenmassen.
Zudem erscheinen sie rot, weil sie staubig sind. "Der Staub verdeckt die schwarzen Löcher und macht die Farben röter", erklärt der Wissenschaftler. Ihre Farbe schließt zudem darauf, dass sie sich aktiv ernähren.
Das Team hat die Hα-Spektrallinien mit breiten Linienprofilen emittiert. Diese Spektrallinien entstehen, wenn Wasserstoffatome erhitzt werden. Die Breite der Linien kann auch die Bewegung des Gases anzeigen. Je breiter die Basis der Linie ist, desto höher ist die Geschwindigkeit des Gases. "Diese Spektren verraten uns, dass wir es mit einer sehr kleinen Gaswolke zu tun haben, die sich extrem schnell bewegt und etwas sehr Massereiches wie ein [supermassives schwarzes Loch] umkreist", so Matthee.
Zur Studie
Die Studie wurde am 7. März 2024 in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal veröffentlicht: Little Red Dots: An Abundant Population of Faint Active Galactic Nuclei at z ∼ 5 Revealed by the Eiger and Fresco JWST Surveys (Kleine rote Punkte: Eine reiche Population schwacher aktiver galaktischer Kerne bei z ∼ 5, aufgedeckt durch die Eiger- und Fresco-JWST-Surveys).
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