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SCHWARZE LÖCHER
Kosmisches Henne-Ei-Problem gelöst?
von Stefan Deiters
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8. Januar 2009

Was war zuerst da: die Galaxien oder die supermassereichen Schwarzen Löcher, die man im Zentrum der meisten Systeme heute findet? Lange Zeit haben die Astronomen über dieses kosmische Henne-Ei-Problem gerätselt, nun könnte eine Antwort in greifbare Nähe gerückt sein. Vermutlich, so ergaben neue Beobachtungen, waren die Schwarzen Löcher zuerst da.

Galaxie im jungen Universum

VLA-Bild einer Galaxie, die wir zu einer Zeit sehen, als das Universum erst 870 Millionen Jahre alt war. Bild: NRAO/AUI/NSF

"Es sieht ganz danach aus, dass die Schwarzen Löcher zuerst da waren. Es gibt immer mehr Hinweise darauf", fasst Chris Carilli vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO) den aktuellen Forschungsstand zusammen, der auf jüngsten Beobachtungen von Galaxien basiert, die schon in den ersten Milliarden Jahren in der Geschichte des Universums existierten. Carilli präsentierte seine Schlussfolgerungen jetzt auf der Tagung der Amerikanischen Astronomischen Gesellschaft im kalifornischen Long Beach.

Schon länger war den Astronomen aufgefallen, dass es einen Zusammenhang zwischen der Masse der supermassereichen Schwarzen Löcher in den Zentren von Galaxien und der Masse der sie umgebenden sogenannten Bulges - einer Ansammlung von Gas und Sternen -  geben muss. Das Verhältnis der Bulge- und Schwarze Loch-Massen erwies sich als nahezu konstant für ganz unterschiedlich alte und auch verschieden große Galaxien. Immer hatte das zentrale Schwarze Loch etwa ein Tausendstel der Masse des ihn umgebenden Bulges.

"Dieses konstante Verhältnis ist ein starker Hinweis darauf, dass sich das Wachstum des Bulges und des Schwarzen Lochs im Zentrum durch irgendeinen Mechanismus beeinflussen", erklärt Dominik Riechers vom California Institute of Technology die Bedeutung dieses Sachverhalts. "Die große Frage war aber immer, ob der Bulge vor dem Schwarzen Loch wächst oder umkehrt oder ob beide zusammen wachsen und das Verhältnis während des gesamten Wachstumsprozesses erhalten bleibt."

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In den vergangenen Jahren haben Astronomen nun versucht mehr über die Galaxien im ganz jungen Universum zu erfahren. Das Universum hat nach dem heutigen Forschungsstand ein Alter von etwa 13,7 Milliarden Jahren. Für ihre Beobachtungen nutze die Gruppe um Carilli das Radioteleskop Very Large Array und das Plateau de Bure-Interferometer in Frankreich.

"Wir konnten jetzt endlich die Masse von Schwarzen Löchern und galaktischen Bulges in Galaxien messen, die wir in den ersten Milliarden Jahren nach dem Urknall sehen", berichtet Fabian Walter vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. "Und es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass das konstante Verhältnis, das man bei nahen Galaxien beobachtet hat, nicht im frühen Universum gilt. Die Schwarzen Löcher in diesen jungen Galaxien sind im Vergleich zu den sie umgebenden Bulges erheblich massereicher als die im näheren Universum. Das deutet darauf hin, dass die Schwarzen Löcher zuerst gewachsen sind."

Doch dies erklärt noch nicht, wie das Wachstum der Schwarzen Löcher auch das Wachstum der Bulges beeinflusst. "Wir wissen nicht, durch welchen Mechanismus dies passiert und warum es dadurch, zu einem bestimmten Zeitpunkt, zu diesem Standardverhältnis zwischen den Massen kommt", so Riechers. Mit neuen Radioteleskopen wie dem Expanded Very Large Array oder dem Atacama Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hoffen die Astronomen aber die fernen Galaxien bald so gut beobachten zu können, dass auch detaillierte Studien über die Dynamik im Inneren möglich werden.

"Um zu verstehen, wie das Universum zu dem wurde, was es heute ist, müssen wir verstehen, wie die ersten Sterne und Galaxien entstanden sind als das Universum noch sehr jung war", so Carilli. "Mit den neuen Teleskopen, die uns bald zur Verfügung stehen werden, können wir wichtige Dinge über die Zeit lernen, in der unser Universum noch ein Säugling war."

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siehe auch
Schwarze Löcher: Symbiose mit Wirts-Galaxie entdeckt - 17. Juli 2003
Links im WWW
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