Schwarzes Loch: schwer wie 200 Millionen Sonnen

Forscher der Europäischen Südsternwarte (ESO) haben nach eigenen Angaben die Masse eines "supermassiven" schwarzen Lochs bestimmt. Das kosmische Objekt ist so schwer wie 200 Millionen Sonnen.

Es befindet sich im Zentrum der rund elf Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie "Centaurus A", berichtete die ESO in Garching.

Deckung mit theoretischen Voraussagen

Diese Masse sei zu groß, um von einer Ansammlung von Sternen herzurühren. "Die veröffentlichten Ergebnisse decken sich gut mit den theoretischen Voraussagen", sagte der Physiker Axel Quetz vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg.

Schwarzes Loch auch in Milchstraße vermutet

Das schwarze Loch, aufgenommen vom Very Large Telescope der ESO.

"Schwarze Löcher werden seit langer Zeit in der Mitte von Galaxien vermutet", erläuterte der Astronom. Auch im Zentrum der Milchstraße gebe es vermutlich ein solches Objekt.

Dort sei in einem Volumen, das etwa den gleichen Durchmesser habe wie das Sonnensystem, die Masse von rund 100 Millionen Sonnen konzentriert. Dies könne in sinnvoller Weise nur mit der Existenz eines schwarzen Lochs erklärt werden, sagte Quetz.

Schwarze Löcher sind eine Vorhersage der allgemeinen Relativitätstheorie Albert Einsteins, ihre mögliche Existenz wurde aber auch schon von Laplace um 1800 diskutiert. Am Rande eines schwarzen Loches wird die Schwerkraft so stark, dass selbst Licht nicht mehr entweichen kann. Schwarze Löcher sind also die schwärzesten Körper, die wir kennen.

Innerhalb eines schwarzen Loches brechen unsere üblichen Vorstellungen von Raum und Zeit zusammen. Zeit verwandelt sich in Raum und Raum in Zeit. Prinzipiell kann jeder Körper in ein schwarzes Loch verwandelt werden, allerdings müsste man ihn hierfür enorm komprimieren. Wollte man beispielsweise unsere Sonne in ein schwarzes Loch verwandeln (was glücklicherweise nach unseren gegenwärtigen Erkenntnissen kaum möglich sein dürfte), so müsste man sie von ihrem gegenwärtigen Durchmesser von 1.4 Millionen Kilometern auf 6 Kilometer zusammenpressen.

Nach der Theorie der Sternentwicklung sind schwarze Löcher die Endstadien sehr massereicher blauer Sterne. Es ist daher zu vermuten, dass es in unsere Milchstraße viele schwarze Löcher gibt, die allerdings typischerweise nur einige Sonnenmassen schwer sind. In einigen Dopplesternsystemen konnte man solche schwarzen Löcher auch mit großer Wahrscheinlichkeit nachweisen.

Extrem massereiche schwarze Löcher vermutet man in den Kerngebieten vieler Galaxien. Nur dadurch lassen sich die sehr ungewöhnlichen Eigenschaften und extrem hohen Leuchtkräfte einiger Galaxienkerne erklären. Im Falle der sogenannten Quasare und Seyfert-Galaxien kann die Leuchtkraft des Galaxienkerns mehr als das hundertfache der Leuchtkraft aller Sterne der Galaxie erreichen.

Diese gewaltigen Energiemengen können freigesetzt werden, wenn man Gas auf ein schwarzes Loch von hundert Millionen Sonnenmassen einströmen lässt. Bevor das Gas vom schwarzen Loch verschluckt wird, können um die 10% seiner Ruheenergie nach Einsteins berühmter Formel E=mc² in Energie verwandelt werden. Pro Gramm Masse ist dies ein vielfaches dessen, was der Fusionsreaktor im Innern der Sonne leisten kann.

Da schwarze Löcher in Galaxienkernen nur einen kleinen Bruchteil ihrer Lebenszeit aktiv sind, d.h. Gas aus ihrer Umgebung aufsaugen und hohe Leuchtkraft erzeugen, sollte es neben den wenigen zur Zeit aktiven Objekten, eine Vielzahl von Galaxien mit passiven schwarzen Löchern geben. Eine extreme Hypothese besagt, dass möglicherweise sogar alle elliptischen Galaxien und Spiralgalaxien mit Bulges ein massereiches schwarzes Loch enthalten.

In Zusammenarbeit mit einem Team amerikanischer Astronomen, haben Mitglieder der Universitäts-Sternwarte München dynamische Hinweise für die Existenz solcher extrem massereicher schwarzer Löcher in passiven nahen Galaxienkernen gesucht. Der Nachweis der schwarzen Löcher erfolgt dabei über die Bewegung der Sterne in ihrer unmittelbaren Nähe. Wegen der extremen Anziehungskraft eines schwarzen Loches bewegen sich die Sterne umso schneller, je näher sie ihm kommen. Der Nachweis eines schwarzen Loches gelingt daher nur, wenn man eine genügend hohe räumliche Auflösung erreichen kann. Aus diesem Grund wurden die Beobachtungen mit dem Hubble-Space-Telescope und dem Canada-France-Hawaii-Telescope durchgeführt. Diese beiden Teleskope liefern zur Zeit die höchste Bildqualität und räumliche Auflösung.

Aus unseren Untersuchungen folgt, dass selbst völlig normale und passive Galaxien massereiche schwarze Löcher enthalten können. Ein Beispiel ist die kleine kompakte elliptische Galaxie M 32, ein Begleiter der Andromeda-Galaxie, sie enthält vermutlich ein schwarzes Loch von ungefähr einer Million Sonnenmassen. Aber auch Andromeda selbst beherbergt sehr wahrscheinlich ein schwarzes Loch von einigen zehn Millionen Sonnemassen. Ein extremer Fall ist die nahe, harmlos aussehende S0-Galaxie NGC 3115, in deren Kern ein gigantisches schwarzes Loch von einer Milliarde Sonnenmassen zu finden ist. Es deutet sich an, dass in der Tat jede Galaxie ein schwarzes Loch im Zentrum enthält; die Masse der schwarzen Löcher ist dabei wahrscheinlich der Galaxienmasse proportional.

Mächtige Gewalten

Die Beobachtung des Kerns von "Centaurus A" gelang mit Hilfe des Very Large Telescope der ESO. Es hatte gezeigt, dass ringsherum eine dichte Scheibe aus Gas liegt. "Die große Schwerkraft eines schwarzen Loches zieht Sterne, die zufällig in seine Nähe geraten, unwiderstehlich an", sagte Quetz.

Sie würden dabei zerrissen, bevor die Materie mit großer Geschwindigkeit ins Zentrum der Galaxie rase.