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Erstmals Galaxie mit drei aktiven supermassereichen Schwarzen Löchern entdeckt
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik
astronews.com
14. August 2026
Forschende haben erstmals drei aktiv akkretierende
supermassereiche Schwarze Löcher in einer einzigen, weit entfernten Galaxie
nachgewiesen. Zwei der Schwarzen Löcher liegen eng beieinander im Zentrum der
Galaxie J0148-4214, ein drittes befindet sich weiter außen. Der Fund gelang
durch Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop James Webb.
Eine vom Max-Planck-Institut für
extraterrestrische Physik veröffentlichte
KI-generierte künstlerische Visualisierung einer
weit entfernten Galaxie, die neben Staub, Gas und
jungen Sternen drei massereiche, aktive Schwarze
Löcher (schwarze Kugeln, nicht maßstabsgetreu)
mit hellen Akkretionsscheiben enthält. Im
Hintergrund sind weitere weit entfernte Galaxien
zu sehen, im Vordergrund einige wenige Sterne.
Bild: MPE [Großansicht] |
Ein internationales Team von Astronominnen und Astronomen unter Leitung des
Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) hat in der Galaxie
J0148-4214 drei aktiv akkretierende supermassereiche Schwarze Löcher
identifiziert. Die Galaxie liegt mehr als 12,5 Milliarden Lichtjahre von der
Erde entfernt bei einer Rotverschiebung von z=5,02. Somit sehen wir sie so, wie
sie rund 1,2 Milliarden Jahre nach dem Urknall aussah. Grundlage der Studie sind
räumlich aufgelöster Spektren des Nahinfrarot-Spektrografen im
Integral-Field-Unit Modus (NIRSpec-IFS) an Bord des James-Webb-Weltraumteleskops
(JWST).
"Dies ist der erste Nachweis von drei aktiven Schwarzen Löchern in einer
einzigen Galaxie im fernen Universum", sagt Hannah Übler,
Forschungsgruppenleiterin am MPE. Zwei der Schwarzen Löcher befinden sich nah
beieinander im galaktischen Zentrum, in Projektion nur etwa 620 Lichtjahre
voneinander entfernt. Ein drittes Schwarzes Loch liegt im äußeren Bereich der
Galaxie, rund 5500 Lichtjahre vom Zentrum entfernt. "Das legt nahe, dass
Prozesse im frühen Universum massereiche Schwarze Löcher effizient
zusammenbringen konnten und damit die Voraussetzungen für die Verschmelzungen
massereicher Schwarzer Löcher schufen, die mit zukünftigen
Gravitationswellenobservatorien nachgewiesen werden können", sagt Übler.
Die Forschenden identifizierten die Schwarzen Löcher anhand ihres spektralen
Fingerabdrucks: charakteristischer Signaturen von Wasserstoffatomen, die sich im
Gravitationsfeld der Schwarzen Löcher mit hoher Geschwindigkeit bewegen. Im
zentralen Bereich zeigt das Spektrum eine komplexe Struktur, die sich am besten
durch zwei eng benachbarte Schwarze Löcher erklären lässt. Um diese beiden
Quellen voneinander zu trennen, nutzte das Team Spektroastrometrie, eine
Methode, mit der sich kleinste räumliche Verschiebungen der Emissionslinien über
die Galaxie hinweg präzise messen lassen. So konnten die Positionen der
Schwarzen Löcher bestimmt werden, obwohl sie sich nicht als getrennte
Punktquellen auflösen lassen. Ein drittes Schwarzes Loch wurde im äußeren
Bereich der Galaxie nachgewiesen. Auch alternative Erklärungen wie Supernovae,
Stoßwellen, Sternwinde oder sehr massereiche Sterne wurden geprüft, konnten aber
anhand weiterer spektraler Merkmale ausgeschlossen werden.
Die Analyse ergibt Schwarze-Loch-Massen von etwa 80 Millionen, 0,6 Millionen
und zwei Millionen Sonnenmassen. Bemerkenswert ist, dass das massereichste
Schwarze Loch mit geringerer Rate wächst als das nahe gelegene Schwarze Loch mit
0,6 Millionen Sonnenmassen, das aktiv Materie aufnimmt und dabei sogar die nach
gängigen Modellen erwartete maximale Akkretionsrate überschreitet, die
sogenannte Eddington-Grenze. "Die JWST-Daten erlaubten es uns nicht nur, die
drei Schwarzen Löcher zu identifizieren, sondern auch ihre Massen,
Akkretionsraten und die Sternmasse der Galaxie abzuschätzen", sagt Dr. Giovanni
Mazzolari, Zweitautor der Studie und Forscher am MPE. "Wir finden eine gesamte
Sternmasse von etwa 1,3 Milliarden Sonnenmassen, und die Schwarzen Löcher machen
davon einen erheblichen Anteil aus."
Das zentrale Paar der Schwarzen Löcher dürfte innerhalb der nächsten wenigen
hundert Millionen Jahre miteinander verschmelzen. "Diese Ergebnisse sind
außerordentlich spannend", ergänzt Roberto Maiolino, Professor an der University
of Cambridge. "Sie legen nahe, dass Verschmelzungen von Schwarzen Löchern im
frühen Universum ein zusätzlicher, schneller Weg für ihr rasches Wachstum
gewesen sein könnten." Das dritte Schwarze Loch im Außenbereich der Galaxie
könnte das Überbleibsel einer früheren Verschmelzung sein und durch einen
gravitativen Rückstoß aus dem Zentrum herausgeschleudert worden sein oder
derzeit in Richtung Zentrum wandern.
Die Beobachtungen zeigen, dass bildgebende Spektroskopie ein wichtiges
Werkzeug ist, um in sehr weit entfernten Galaxien mehrere aktive Schwarze Löcher
zu identifizieren. Ohne die räumlich aufgelösten Informationen von NIRSpec-IFS
wäre wahrscheinlich nur eines der drei Schwarzen Löcher entdeckt worden. Die
Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse zum Wachstum supermassereicher Schwarzer
Löcher und ihrer Wirtsgalaxien. Sie stützen die Annahme, dass Verschmelzungen
und Wechselwirkungen im frühen Universum eine wichtige Rolle gespielt haben.
Zugleich liefert das System einen möglichen Vorläufer späterer Verschmelzungen,
die für künftige Gravitationswellenobservatorien wie LISA von Interesse sind.
Die Ergebnisse wurden jetzt im Fachjournal Astronomy & Astrophysics
veröffentlicht.
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