Mit Daten des Hubble Space Telescope und aus bodenbasierten Beobachtungen haben Astronomen ein merkwürdiges Objekt an einem unvorhergesehenen Ort gefunden: ein supermassives Schwarzes Loch im Zentrum einer der kleinsten bekannten Galaxien.
Das Schwarze Loch besitzt die fünffache Masse des Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Milchstraßen-Galaxie. Es befindet sich in einer der dichtesten Galaxien, die bislang bekannt sind: Die Zwerggalaxie M60-UCD1 enthält 140 Millionen Sterne in einem Volumen mit 300 Lichtjahren Durchmesser – das ist nur circa ein Fünfhundertstel des Durchmessers unserer Milchstraßen-Galaxie. Wenn man in dieser Zwerggalaxie leben würde, wäre am Nachthimmel mindestens eine Million Sterne für das bloße Auge sichtbar. Von der Erdoberfläche aus sind am Nachthimmel etwa 4.000 Sterne zu erkennen.
Die Entdeckung deutet darauf hin, dass im Universum viele andere kompakte Galaxien existieren, die supermassive Schwarze Löcher enthalten. Die Beobachtung spricht auch dafür, dass Zwerggalaxien in Wirklichkeit die nackten Überreste von größeren Galaxien sein könnten, die durch Kollisionen mit anderen Galaxien auseinandergerissen wurden, und dass sie keine kleinen Sterninseln sind, die isoliert entstanden.
„Wir kennen keine andere Möglichkeit, wie ein Schwarzes Loch in einem so kleinen Objekt so groß werden kann“, sagte der Astronom Anil Seth von der University of Utah. Er ist der leitende Autor einer internationalen Studie über die Zwerggalaxie, die in der Nature-Ausgabe vom 18. September 2014 erscheint.
Seths Astronomenteam nutzte das Hubble Space Telescope und das optische und infrarote 8-Meter Gemini North Telescope auf dem Mauna Kea (Hawaii), um M60-UCD1 zu beobachten und die Masse des Schwarzen Lochs zu messen. Die scharfen Hubble-Aufnahmen lieferten Informationen über den Durchmesser der Galaxie und die stellare Dichte. Das Gemini North Telescope bestimmte die Sternbewegungen, die durch die Gravitationskraft des Schwarzen Lochs beeinflusst wurden. Diese Daten wurden verwendet, um die Masse des Schwarzen Lochs zu berechnen.
Schwarze Löcher sind gravitativ kollabierte, ultradichte Objekte, die eine so starke Gravitationskraft ausüben, dass sogar Licht nicht entkommen kann. Supermassive Schwarze Löcher mit einer Masse von mindestens einer Million Sonnenmassen werden in den Zentren vieler Galaxien vermutet.
Das Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraßen-Galaxie hat eine Masse von etwa vier Millionen Sonnenmassen. So massereich das auch sein mag, es ist weniger als 0,01 Prozent der Gesamtmasse unserer Galaxie. Zum Vergleich: Das supermassive Schwarze Loch im Zentrum von M60-UCD1 vereinigt mit 21 Millionen Sonnenmassen etwa 15 Prozent der Gesamtmasse der kleinen Galaxie in sich. „Das ist ziemlich erstaunlich, wenn man bedenkt, dass die Milchstraßen-Galaxie 500 Mal größer und mehr als 1.000 Mal massereicher als die Zwerggalaxie M60-UCD1 ist“, sagte Seth.
Eine Erklärung ist, dass M60-UCD1 einst eine große Galaxie mit zehn Milliarden Sternen war, aber dann sehr nah am Zentrum einer sogar noch größeren Galaxie (M60) vorbeiflog. Bei dem Prozess wurden alle Sterne und die Dunkle Materie in den äußeren Bereichen der Galaxie fortgerissen und als Teil von M60 aufgenommen.
Das Team vermutet, dass M60-UCD1 letztendlich vollständig mit M60 verschmelzen könnte. Die Galaxie M60 besitzt ihr eigenes supermassives Schwarzes Loch, das 4,5 Milliarden Sonnenmassen wiegt – mehr als 1.000 Mal massereicher als das Schwarze Loch in unserer Milchstraßen-Galaxie. Wenn das geschieht, werden die Schwarzen Löcher in beiden Galaxien wahrscheinlich miteinander verschmelzen. Beide Galaxien sind etwa 50 Millionen Lichtjahre entfernt.
Das Hubble Space Telescope ist ein Projekt internationaler Zusammenarbeit zwischen der NASA und der European Space Agency (ESA). Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland) betreibt das Teleskop. Das Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore führt die wissenschaftlichen Operationen Hubbles durch. Das STScI wird von der Association of Universities for Research in Astronomy, Inc. in Washington für die NASA geleitet.
(THK)
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