Astronomen glauben, den Vorfahren eines supermassiven Schwarzen Lochs identifiziert zu haben, das relativ kurz nach dem Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren geboren wurde.
Simulationen hatten gezeigt, dass solche Objekte existieren würden, aber Experten sagen, dass dies der erste tatsächliche Fund ist.
Das ferne Objekt, dessen Eigenschaften zwischen denen einer Galaxie und eines sogenannten Quasars liegen, wurde mit dem legendären Hubble-Weltraumteleskop entdeckt.
Mit seiner Lage im Weltraum – ungestört von Wetterumschwüngen und Umweltverschmutzung – kann das 32 Jahre alte Observatorium weiter in die Tiefen des Universums blicken, als dies auf der Erde der Fall gewesen wäre.
In der Astronomie bedeutet der Blick weiter, dass man Phänomene beobachten kann, die sich in früheren kosmischen Perioden ereignet haben – da Licht und andere Strahlungsarten einen längeren Weg zurückgelegt haben, um uns zu erreichen.
Entferntes Objekt: Astronomen glauben, den Vorfahren eines supermassiven Schwarzen Lochs (abgebildet in einer künstlerischen Darstellung) identifiziert zu haben, das relativ kurz nach dem Urknall geboren wurde
Die Forschung wurde von einem internationalen Expertenteam unter der Leitung von Astrophysikern des Niels-Bohr-Instituts der Universität Kopenhagen und der Technischen Universität Dänemark durchgeführt.
“Das entdeckte Objekt verbindet zwei seltene Populationen von Himmelsobjekten, nämlich staubige Starbursts und leuchtende Quasare, und bietet dadurch einen neuen Weg zum Verständnis des schnellen Wachstums supermassiver Schwarzer Löcher im frühen Universum”, sagte Seiji Fujimoto von der Universität Kopenhagen.
Das neu gefundene Objekt – vom Team GNz7q genannt – wurde 750 Millionen Jahre nach dem Urknall geboren, der allgemein als Beginn des Universums, wie wir es kennen, gilt.
Da der Urknall vor etwa 13,8 Milliarden Jahren stattfand, stammt GNz7q aus einer Epoche, die als „Cosmic Dawn“ bekannt ist.
Die Entdeckung ist mit einer bestimmten Art von Quasaren verbunden, die extrem leuchtende Objekte sind.
Bilder von Hubble und anderen fortschrittlichen Teleskopen haben gezeigt, dass Quasare im Herzen von Galaxien vorkommen.
Die Wirtsgalaxie für GNz7q ist eine intensiv sternbildende Galaxie, die Sterne 1.600-mal schneller bildet als unsere eigene Galaxie, die Milchstraße.
Die Sterne wiederum erzeugen und erhitzen kosmischen Staub, der ihn im Infraroten so stark zum Leuchten bringt, dass der Wirt von GNz7q in der Staubemission leuchtender ist als jedes andere bekannte Objekt zu dieser Zeit der kosmischen Morgendämmerung.
In den letzten Jahren hat sich herausgestellt, dass leuchtende Quasare von supermassiven Schwarzen Löchern mit Massen von Millionen bis zu mehreren zehn Milliarden Sonnenmassen angetrieben werden, die von riesigen Gasmengen umgeben sind.
Wenn das Gas auf das Schwarze Loch zufällt, erwärmt es sich durch Reibung, was für den enormen Leuchteffekt sorgt.
“Zu verstehen, wie supermassereiche Schwarze Löcher im frühen Universum entstehen und wachsen, ist zu einem großen Rätsel geworden”, so außerordentlicher Professor Gabriel Brammer von der Universität Kopenhagen.
“Theoretiker haben vorhergesagt, dass diese Schwarzen Löcher eine frühe Phase schnellen Wachstums durchlaufen: Ein staubrotes kompaktes Objekt taucht aus einer stark staubverhangenen Starburst-Galaxie auf und geht dann in ein unverdecktes leuchtendes kompaktes Objekt über, indem es das umgebende Gas und den Staub ausstößt.”
Er fügte hinzu: „Obwohl leuchtende Quasare bereits in den frühesten Epochen des Universums gefunden wurden, wurde die Übergangsphase des schnellen Wachstums sowohl des Schwarzen Lochs als auch seines sternenbrechenden Wirts in ähnlichen Epochen nicht gefunden.
“Darüber hinaus stimmen die beobachteten Eigenschaften hervorragend mit den theoretischen Simulationen überein und deuten darauf hin, dass GNz7q das erste Beispiel für die Übergangsphase des schnellen Wachstums von Schwarzen Löchern im staubigen Sternkern ist, ein Vorfahr des späteren supermassereichen Schwarzen Lochs.”
Das neu gefundene Objekt – von den Forschern, die es entdeckten, GNz7q genannt – ist hier in der Mitte des Bildes des Hubble GOODS-North-Feldes abgebildet
Sowohl Fujimoto als auch Brammer sind Teil des Cosmic Dawn Center (DAWN), einer Zusammenarbeit zwischen dem Niels-Bohr-Institut und DTU Space.
Seltsamerweise wurde GNz7q im Zentrum eines intensiv untersuchten Himmelsfeldes gefunden, das als Hubble GOODS North-Feld bekannt ist.
„Das zeigt, wie große Entdeckungen oft direkt vor einem verborgen sein können“, sagte Brammer.
Das Team hofft nun, mit Hilfe des neu gestarteten James-Webb-Weltraumteleskops der NASA nach ähnlichen Objekten suchen zu können.
“Mit dem James-Webb-Teleskop wird es möglich sein, diese Objekte vollständig zu charakterisieren und ihre Entwicklung und zugrunde liegende Physik viel detaillierter zu untersuchen”, sagte Fujimoto.
“Sobald Webb im regulären Betrieb ist, wird er entscheidend bestimmen können, wie häufig diese schnell wachsenden Schwarzen Löcher wirklich sind.”
Die Studie wurde im Fachjournal Nature veröffentlicht.