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Dienstag, 27.09.2016
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Zwerggalaxie mit Schwarzem Riesen

Astronomen entdecken ein supermassereiches Schwarzes Loch, wo es eigentlich nicht sein dürfte

Überraschender Fund: Im Herzen einer kompakten Zwerggalaxie haben Astromomen ein Schwarzes Loch entdeckt, das noch viel massereicher ist als die Singularität in unserer Milchstraße. Bisher galt eine solche Paarung als unmöglich. Wie ein Zwerg zu einem solchen "Riesen" kommt, ist unklar. Vermutlich aber raubte eine Kollision der Zwerggalaxie erst nachträglich eine große Menge ihrer Sterne, wie die Forscher im Fachmagazin "Nature" berichten.
Ein supermassereiches Schwarzes Loch

Ein supermassereiches Schwarzes Loch

Schwarze Löcher, die aus massereichen Sternen entstehen, gibt es im Universum und auch in unserer Milchstraße reichlich. Doch Singularitäten, die mehr als eine Million Sonnenmassen in sich vereinigen, sind weitaus seltener. Diese extrem massereichen Schwarzen Löcher waren bisher nur aus den Zentren größerer Galaxien bekannt. Sie entstanden offenbar in der Frühzeit des Universums und gelten als eine Art Geburtshelfer solcher Galaxien.

Überraschende Ausnahme


Auch im Herzen der Milchstraße existiert ein solches supermassereiches Schwarzes Loch, es umfasst rund vier Millionen Sonnenmassen, macht damit aber trotzdem nur 0,01 Prozent der Gesamtmasse unserer Heimatgalaxie aus. Bisher nahm man an, dass solche "Masseriesen" nur in größeren Galaxien vorkommen, dort, wo auch drumherum genügend Materie vorhanden ist, um das Schwarze Loch im Kern quasi auszugleichen. Denn Beobachtungen zeigen, dass das Verhältnis zwischen der Masse zentraler schwarzen Löcher und der Masse der sie umgebenen Galaxien immer etwa gleich ist.

Jetzt allerdings haben Astronomen um Anil Seth von der University of Utah die berühmte Ausnahme von dieser Regel entdeckt – eine, die die gesamte Regel in Frage stellt. Mit Hilfe des Gemini-Nord Teleskops auf dem Mauna Kea auf Hawaii hatten die Forscher die kompakte Zwerggalaxie M60-UCD1 untersucht. Diese Sternenansammlung liegt rund 54 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt und gehört zu den dichtesten Sternsystemen im Universum: Sie ist nur wenige hundert Lichtjahre groß, enthält aber mehr als 140 Millionen Sonnenmassen.


Die ultrakompakte Zwerggalaxie M60-UCD1 (rechts unten)

Die ultrakompakte Zwerggalaxie M60-UCD1 (rechts unten)

Riese im Herzen eines Zwergs


Als die Astronomen die Bewegungsgeschwindigkeiten der Sterne in dieser Zwerggalaxie untersuchten, stellten sie fest, dass sich die Sterne im Zentrum deutlich schneller bewegten als erwartet. Eine so hohe Geschwindigkeit tritt normalerweise nur dann auf, wenn im Zentrum ein supermassereiches Schwarzes Loch liegt.

Nach Berechnungen der Forscher muss dieses Schwarze Loch bei M60-UCD1 eine Masse von 21 Millionen Sonne haben – und macht damit 15 Prozent der Gesamtmasse dieser Galaxie aus. "Damit gehört die Galaxie auch zu den am meisten durch ein schwarzes Loch dominierten Sternsystemen überhaupt", sagt Seth. Gleichzeitig handelt es sich um die kleinste und leichteste aller bekannten Galaxien, die ein solches supermassereiches Schwarzes Loch besitzt.

Sternendiebstahl unter Galaxien?


Warum eine so kleine Galaxie dennoch eine so massereiche Singularität besitzt, ist bisher unklar. Die Forscher vermuten jedoch, dass M60-UCD1 einst sehr viel größer war du erst nachträglich durch eine Kollision mit einer größeren Galaxie einen Großteil ihrer Sterne verlor. "Wir sind überzeugt, dass M60-UCD1 einst rund 10 Milliarden Sterne besaß", erklärt Nadine Neumayer vom Max-Planck-Institut für Astronomie. "Dann aber gelangte sie in die Nähe des Zentrums der noch größeren Galaxie M60 und verlor durch gravitative Wechselwirkung alle Sterne und ihre Dunkle Materie im Außenbereich."

"Wir kennen keinen anderen Weg, der die Existenz eines so massereichen schwarzen Lochs in einem so kleinen Objekt erklären könnte", ergänzt Remco van den Bosch vom Max-Planck-Institut für Astronomie. Die aktuelle Beobachtung legt aber nahe, dass auch viele andere ultrakompakte Zwerggalaxien solche zentralen Schwarze Löcher beherbergen könnten. "Da es eine riesige Zahl von ähnlichen ultrakompakten Zwerggalaxien im Universum gibt, könnten diese alle ebenfalls supermassive Schwarze Löcher enthalten, wie wir es von den Zentren der normalen Galaxien kennen", so van den Bosch. (Nature, 2014; doi: 10.1038/nature13762)
(University of Utah/ Max-Planck Institut für Astronomie, 18.09.2014 - NPO)
 
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