Ein internationales Forschungsteam hat mithilfe des Weltraumteleskops James Webb (JWST) erstmals ein inaktives schwarzes Loch aus der Frühzeit des Universums aufgespürt und gewogen. Der Koloss befindet sich im Zentrum der mehr als zehn Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie MRG-M0138, wie das Team um Andrew Newman von der Carnegie Institution for Science im Fachjournal Science berichtet. Das Licht dieser Galaxie stammt aus einer Zeit, als das Universum erst etwa drei Milliarden Jahre alt war.
Inaktive schwarze Löcher schwer aufzuspüren
Inaktive schwarze Löcher sind wesentlich schwerer zu entdecken als aktive. Aktive schwarze Löcher emittieren zwar selbst keine Strahlung, aber hineinstürzende Materie erhitzt sich so stark, dass sie im Röntgenlicht leuchtet. Im Gegensatz dazu verraten sich inaktive schwarze Löcher nur durch ihre Schwerkraftwirkung auf die Umgebung, insbesondere auf umkreisende Sterne.
Aus dieser Schwerkraftwirkung auf Sterne in unterschiedlichen Entfernungen errechnete das Team, dass das schwarze Loch im Zentrum von MRG-M0138 etwa sechs Milliarden Sonnenmassen besitzt. Bisher gelang das Wiegen inaktiver schwarzer Löcher nur in unserer näheren kosmischen Umgebung, bis zu maximal 700 Millionen Lichtjahren Entfernung. Die jetzige Messung reicht also 15-mal weiter als der bisherige Rekord.
Gravitationslinsen als kosmische Lupe
Ermöglicht wurden die Berechnungen zum einen durch das JWST, zum anderen durch Gravitationslinsen – ein Phänomen aus Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. Große Massen krümmen mit ihrer Gravitation den Raum und damit den Weg der Lichtstrahlen von Objekten, die sich in der Sichtlinie hinter einer großen Masseansammlung befinden. So können diese Massen das Abbild der hinter ihnen liegenden Objekte verzerren und wie eine Lupe vergrößern.
Zwischen der Erde und MRG-M0138 liegt der gewaltige Galaxienhaufen MACS J0138.0–2155, der die ferne Galaxie um etwa das 30-Fache vergrößert erscheinen lässt. „Wir konnten dieses schwarze Loch in zehn Milliarden Lichtjahren Entfernung aufspüren, indem wir den scharfen Blick von JWST mit einem natürlichen Vergrößerungsglas kombinierten“, wird Erstautor Newman in einer Mitteilung seines Instituts zitiert.
Hinweise auf frühes Wachstum
Die Studie deutet darauf hin, dass bereits in der Frühphase des Kosmos schwarze Löcher in manchen Galaxien schnell anwuchsen. Auch die Galaxie MRG-M0138 ist inaktiv, in ihr entstehen keine Sterne mehr. Möglicherweise, so vermutet das Team, hatte sie im Zentrum einst einen Quasar – einen hell leuchtenden Galaxienkern, dessen Strahlung von Materie stammt, die in ein supermassereiches schwarzes Loch fällt. Möglicherweise habe das schnelle Wachstum des zentralen schwarzen Lochs das Gas in der Galaxie verbraucht, das für die Bildung neuer Sterne nötig ist.
