Schwarze Löcher oder Galaxien, was war zuerst da?

10.11.2004 - Astronomen haben mit dem "National Science Foundation's Very Large Array" (VLA) Radioteleskop den entferntesten bekannten Quasar untersucht und einen verlockenden Anhaltspunkt auf das kosmische "Henne und Ei" Problem gefunden: was war zuerst da, supermassive Schwarze Löcher oder große Galaxien?

Seit Jahren haben Astronomen einen direkten Zusammenhang zwischen der Masse des zentralen Schwarzen Loches einer Galaxie, und der gesamten Masse der "Beule" von Sternen in ihrem Kern bemerkt. Je massiver das Schwarze Loch ist, umso massiver ist die "Beule". Wissenschaftler haben ausgiebig darüber diskutiert, ob sich zuerst das Schwarze Loch oder die stellare "Beule" geformt hat. Kürzlich haben einige Theorien gezeigt, dass sich vielleicht beides gleichzeitig bildet.

Die neuen VLA Beobachtungen eines Quasars und seiner Wirtsgalaxie, die das Universum zeigen, als es weniger als eine Milliarde Jahre alt war, haben jedoch gezeigt, dass die junge Galaxie ein supermassives Schwarzes Loch hat, aber keine massive "Beule" aus Sternen.

"Wir haben eine große Menge Gas in dieser jungen Galaxie gefunden, und wenn wir die Masse des Schwarzen Loches mit der des Gases addieren, kommen wir nahezu auf die gesamte Masse des Systems. Die Dynamik der Galaxie deutet darauf hin, dass dort nicht mehr genug Masse übrig ist, um eine stellare "Beule" zu bilden, wie sie in den gängigen Modellen vorhergesagt würde," sagt Chris Carilli vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO), in Socorro, NM.

Die Wissenschaftler untersuchten den Quasar, getauft J1148+5251, der sich in einer Entfernung von 12.8 Milliarden Lichtjahren befindet, und damit der bisher am weitesten entfernte, bekannte Quasar ist. Entdeckt im Jahr 2003 durch die "Sloan Digital Sky Survey", ist J1148+5251 eine junge Galaxie mit einem hellen Quasarkern, zu einer Zeit, als das Universum nur 870 Millionen Jahre alt war. Das Universum ist jetzt 13.7 Milliarden Jahre alt.

Durch eine 60 stündige Beobachtung von J1148+4241 mit dem VLA, waren die Wissenschaftler in der Lage, den Anteil von molekularem Gas in dem System zu bestimmen. Zusätzlich konnten sie die Bewegung des Gases messen und somit die gesamte Masse des galaktischen Systems abschätzen. Frühere Schätzungen ergaben eine Masse für das Schwarze Loch von 1 - 5 Milliarden Sonnenmassen.

Die neuen Beobachtungen mit dem VLA deuten auf etwa 10 Milliarden Sonnenmassen molekulares Gas in dem System, und eine Gesamtmasse des Systems von 40 - 50 Milliarden Sonnenmassen hin. Das Gas und das Schwarze Loch ergeben somit 11 - 15 Milliarden Sonnenmassen von der Gesamtmasse.

"Das anerkannte Verhältnis würde dazu führen, dass ein Schwarzes Loch dieser Masse, von einer stellaren "Beule" mit mehreren Billiarden Sonnenmassen umrundet würde. Unsere Messungen zeigen, dass dort nicht viel Masse übrig ist, wenn man das Schwarze Loch und das stellare Gas abzieht, um eine stellare "Beule" zu bilden. Dies liefert einen Hinweis darauf, dass sich das Schwarze Loch vor der stellaren "Beule" formt," sagt Fabian Walter, vom Max Planck Institute for Radioastronomy in Heidelberg, Germany, der zur Zeit der Beobachtungen ein Assistenzprofessor am NRAO war.

"Ein Beispiel ist sicher noch kein Beweis, aber bei diesem Objekt haben wir anscheinend ein Beispiel für ein Schwarzes Loch ohne eine stellare "Beule". Nun müssen wir weitere solcher Objekte im entfernten Universum untersuchen," sagt Carilli. "Mit der entschieden höheren Empfindlichkeit des erweiterten VLA und dem "Atacama Large Millimeter Array" (ALMA), die in den nächsten Jahren einsatzbereit sein werden, haben wir die Instrumente um diese Frage endgültig zu beantworten," fügt Carilli hinzu.

"Studien wie diese sind der Schlüssel zum Verständnis, wie sich Galaxien am Anfang gebildet haben," sagt Walter.

Autor: Frank Erhardt