Neues Objekt von „James Webb“ entdeckt

Neue Art von Himmelskörpern

Forscher entdecken ersten „Schwarzes-Loch-Stern“

Seit Jahren rätseln Astronomen über kleine rote Punkte in Aufnahmen vom frühen Universum. Ein Fund des James-Webb-Weltraumteleskops liefert eine mögliche Erklärung.

Ein internationales Forschungsteam hat im frühen Universum ein Objekt entdeckt, das es bislang nur in der Theorie gab. Die Astronomen sprechen von einem „Schwarzes-Loch-Stern“. Gemeint ist ein Schwarzes Loch, das so dicht von Gas umhüllt ist, dass es von außen wie ein riesiger Stern wirkt. Die Auswertung ist in der Fachzeitschrift „Nature“ erschienen.

Das Objekt trägt die Bezeichnung MoM-BH*-1, aufgenommen hat es das James-Webb-Weltraumteleskop. Das Licht von MoM-BH*-1 war unterwegs, seit das Universum rund 660 Millionen Jahre alt war, also, in astronomischen Dimensionen gesprochen, kurz nach dem Urknall.

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Die Forschergruppe hatte eigentlich nach besonders frühen Galaxien gesucht. Dabei sei ihr ein ungewöhnlich roter Lichtpunkt aufgefallen, der bei kürzeren Wellenlängen fast völlig verschwunden sei. Solche abrupten Brüche im Lichtspektrum entstehen durch Wasserstoff. Fachleute bezeichnen diesen Vorgang als Balmer-Sprung. Bei MoM-BH*-1 ist der Sprung mehr als doppelt so stark, wie er bei einer Ansammlung von Sternen überhaupt möglich wäre.

Staub wäre als Ursache für die rote Farbe naheliegend, die Modellrechnungen des Teams sprechen aber dagegen. Sie deuten auf eine Hülle aus extrem dichtem, nahezu staubfreiem Wasserstoff hin, die das Licht des Schwarzen Lochs streut und es dadurch rot erscheinen lässt. Die Forscher vergleichen das mit dem Effekt, der auf der Erde Sonnenuntergänge rot färbt. Die Hülle ist nach diesen Rechnungen um ein Vielfaches größer als der Abstand zwischen Erde und Sonne.

Einen direkten Nachweis für diesen Aufbau gibt es nicht. Die Autoren bezeichnen ihr Modell selbst als stark vereinfacht.

Seit das James-Webb-Teleskop die Frühzeit des Universums beobachtet, tauchen in den Aufnahmen immer wieder kleine rote Lichtpunkte auf, die sich keiner bekannten Objektklasse zuordnen lassen. Sie zu deuten, scheiterte bisher auch daran, dass sich ihr Licht nicht von dem ihrer Heimatgalaxie trennen ließ. Bei MoM-BH*-1 überstrahlt das Schwarze Loch die Galaxie, in der es sitzt. Das Team hat deshalb erstmals freie Sicht auf einen solchen Kern.

MoM-BH*-1 liegt neben einer helleren Galaxie, mit der es in etwa 100 Millionen Jahren verschmelzen dürfte. Legt man die Spektren beider Objekte übereinander, ähnelt das Ergebnis dem der rätselhaften roten Punkte. Daraus schließt das Team, dass auch in ihnen eingehüllte Schwarze Löcher stecken könnten.

„Bis jetzt wussten wir nur sehr wenig darüber, wie diese supermassereichen Schwarzen Löcher entstanden sind“, sagt Jorryt Matthee vom Institute of Science and Technology Austria. Theoretische Modelle sagen voraus, dass Schwarze Löcher in dichtem Gas schneller wachsen als sonst möglich, weil die Hülle die Strahlung zurückhält. Die Masse von MoM-BH*-1 schätzt das Team auf das Millionen- bis Zehnmillionenfache der Sonne.

Damit stellt die Studie frühere Messungen infrage. Wird das Licht solcher Objekte in der Gashülle vielfach gestreut, könnten die daraus abgeleiteten Massen früher Schwarzer Löcher um ein Vielfaches zu hoch liegen. An der Arbeit waren neben Instituten in den USA und Österreich auch Forscher des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg beteiligt.