Astronomen haben das möglicherweise größte Schwarze Loch entdeckt, das jemals entdeckt wurde – eines mit einer Masse, die 36 Milliarden Mal so groß ist wie die Sonne. Dieses riesige Schwarze Loch befindet sich im Zentrum der Hufeisengalaxie im Universum, etwa 5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt, und seine Masse beträgt fast das 10.000-fache der Masse des Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Milchstraßengalaxie.
Wissenschaftler der University of Portsmouth und der Federal University of Rio Grande do Sul in Brasilien arbeiteten an der Forschung zusammen, die in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurde.
Kosmische Hufeisengalaxien zeichnen sich durch ihre massive Masse aus, die das Licht weiter entfernter Galaxien beugt. Dieses Phänomen ist als Einsteins Ring bekannt und daher auch der Name der Galaxie.
Forscher glauben, dass supermassereiche Schwarze Löcher dieser Größe typischerweise in den größten Galaxien des Universums zu finden sind, die als fossile Galaxiengruppen bekannt sind – die Überreste mehrerer kleinerer Galaxien, die im Laufe der Zeit verschmolzen sind. Die Kosmische Hufeisengalaxie ist die einzige überlebende helle Galaxie in der Gruppe, was darauf hindeutet, dass sie in der Vergangenheit andere Galaxien verschlungen hat.
Um die Masse eines Schwarzen Lochs zu messen, verwenden Astronomen zwei Techniken. Der erste ist der Gravitationslinseneffekt, der untersucht, wie die Schwerkraft einer Galaxie passierendes Licht beugt. Die zweite ist die Sternkinematik, die die Geschwindigkeit und Bewegungsmuster von Sternen in der Nähe eines Schwarzen Lochs analysiert.
Das kosmische Hufeisen ist eines der besten Beispiele eines Einstein-Rings, einer linsenförmigen Galaxie, die durch die präzise Ausrichtung zweier Galaxien entsteht.
Normalerweise ist die Verfolgung der Bewegung von Sternen die zuverlässigste Methode, um die Masse eines Schwarzen Lochs zu messen, diese Methode ist jedoch für sehr weit entfernte Galaxien weniger effektiv. Durch die Kombination von Sternkinematik und Gravitationslinsen konnte das Team die Masse von Schwarzen Löchern in größeren Entfernungen als üblich messen.
Thomas Collette, Professor an der Universität Portsmouth und einer der Autoren der Studie, sagte: „Dies ist eines der zehn massereichsten Schwarzen Löcher, die bisher entdeckt wurden, und es ist wahrscheinlich das massereichste Schwarze Loch.“
Collette erklärte, dass die meisten Methoden zur Messung der Massen von Schwarzen Löchern indirekt seien und oft mit Unsicherheiten behaftet seien, sodass Wissenschaftler selten sicher wüssten, welches Schwarze Loch das größte sei. „Dank unserer neuen Methode haben wir jedoch eine größere Gewissheit über die Masse dieses Schwarzen Lochs“, sagte er.
Das Schwarze Loch ruht derzeit, was bedeutet, dass es nicht aktiv neue Materie ansammelt – was seine Entdeckung umso bemerkenswerter macht. „Diese Entdeckung wurde für ein ruhendes Schwarzes Loch gemacht – also ein Schwarzes Loch, das zum Zeitpunkt der Beobachtung nicht aktiv Material ansammelte“, sagte UFRGS-Hauptforscher Carlos Melo. „Seine Entdeckung beruht ausschließlich auf seiner enormen Anziehungskraft und seinen Auswirkungen auf seine Umgebung.“
Mello bemerkte, dass ihre Methode Wissenschaftlern helfen könnte, andere versteckte supermassereiche Schwarze Löcher im Universum zu entdecken und zu messen, auch wenn sie still sind.
Das Forschungsteam geht davon aus, dass die Schwarzen Löcher im „kosmischen Hufeisen“ durch eine Reihe von Galaxienverschmelzungen zu ihrer heutigen extremen Größe angewachsen sind. In einem solchen System verbinden sich die Galaxie und ihr zentrales Schwarzes Loch im Laufe der Zeit zu einem einzigen supermassereichen Schwarzen Loch.
„Es ist wahrscheinlich, dass alle supermassereichen Schwarzen Löcher, die sich ursprünglich in Begleitgalaxien befanden, jetzt zu dem supermassereichen Schwarzen Loch verschmolzen sind, das wir entdeckt haben“, sagte Collette. „Wir erleben den Endzustand der Galaxienentstehung und den Endzustand der Schwarzlochentstehung.“
Die Entdeckung enthüllt ein Schwarzes Loch nahe der theoretischen Massengrenze und zeigt einen leistungsstarken neuen Weg, ähnliche Schwarze Löcher zu finden. Das Team plant nun, seine Methode mit Daten des Euclid-Teleskops der Europäischen Weltraumorganisation zu kombinieren, um nach weiteren verborgenen Riesensternen zu suchen und zu untersuchen, wie solche Schwarzen Löcher das Wachstum und die Entwicklung von Galaxien beeinflussen.