Auf die Spur der Nachwuchs-Quasare kamen die Forschenden dank eines speziellen Programm des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST), das eigentlich die seltenen blauen supermassereichen Quasare und ihre Umgebungen untersuchen sollte. In den Daten fand sich ein Haufen kleiner lichtschwacher roter Punkte, „bei denen es sich um kleine Versionen von extrem massereichen Schwarzen Löchern handelt, die sehr weit weg – in der fernen Vergangenheit des Universums – zu finden sind“, so Jorryt Matthee, Studienleiter und Astrophysiker am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) in Klosterneuburg (NÖ) in einer Aussendung zu der nun im Fachmagazin „The Astrophysical Journal“ veröffentlichten Studie.
Schwarze Löcher im Universum sind Orte der Extreme. Die Masse ist in ihnen so stark zusammengepresst, dass nichts ihrer enorm hohen Anziehungskraft entkommt – nicht einmal Licht. Die Objekte selbst sind unsichtbar. Sie verraten sich jedoch über die Materie, die sie verschlucken: Fällt Materie in ein Schwarzes Loch, heizt sie sich auf Millionen Grad auf und strahlt dann hell. Dieses charakteristische Leuchten können Teleskope registrieren. Supermassereiche Schwarze Löcher erreichen durchaus die millionen-bis milliardenfache Masse unserer Sonne. Genau darum handelt es sich den Forschern zu folge bei den entdeckten kleinen roten Punkten – allerdings sind sie noch nicht unverhältnismäßig groß.
Schnellwachsende Schwarze Löcher
Auch im Zentrum der Milchstraße existiere ein supermassereiches Schwarzes Loch. Doch während „Sagittarius A*“ mit einem schlafenden Vulkan vergleichbar sei, würden andere extrem schnell wachsen, indem sie unglaubliche Mengen an Materie verschlingen. Im Hinblick auf das Alter des Universums, in dem diese Quasare beobachtet werden, seien einige von ihnen viel zu massiv. Diese „problematischen Quasare“ könne man als „fünfjähriges, aber zwei Meter großes Kind sehen. Irgendetwas passt also nicht zusammen“, erklärte Matthee.
Obwohl die maximale Wachstumsrate der Quasare, die ja aus der Explosion massereicher Sterne entstehen, durch die allgemeinen Gesetze der Physik bekannt sei, würden einige von ihnen so aussehen, „als wären sie schneller gewachsen, als es möglich ist“. Dies sei eines der größten Dilemmas der Astronomie. Schwarze Löcher könnten in der Frühzeit des Universums, aber auch auf eine andere Weise entstanden sein. Die vorliegenden Ergebnisse sollen näher an die Lösung dieser Frage führen, so das Team.
Frühe Entwicklungsphase
Dass die kleinen roten Punkte supermassereiche Schwarze Löcher in einer frühen Entwicklungsphase sind, stellte sich durch den Nachweis bestimmter Spektrallinien im tiefroten Bereich des sichtbaren Lichts heraus, die bei der Erhitzung von Wasserstoffatomen emittiert werden. Die breiten Linienprofile deuteten auf eine schnelle Bewegung des Gases hin. „Diese Spektren verraten uns also, dass wir es mit einer sehr kleinen Gaswolke zu tun haben, die sich extrem schnell bewegt und um etwas sehr Massereiches wie ein supermassereiches Schwarzes Loch kreist“, sagte der Astrophysiker.
Die kleinen roten Punkte seien mit zwischen zehn und hundert Millionen Sonnenmassen eher wie „Babyquasare“, verglichen mit den blauen, sehr hellen „problematischen Quasaren“, die die milliardenfache Masse der Sonne erreichen. Rot erscheinen die Punkte übrigens, weil Staub die Schwarzen Löcher verschleiert und ihr Licht rot aussehen lässt, zumindest bis der Gasausfluss den Staubkokon durchdringt und sie sich zu Riesen entwickeln. „Die genauere Untersuchung dieser Baby-Quasare wird uns ermöglichen, besser zu verstehen, wie problematische Quasare zustande kommen“, so Matthee.