Älteste Monster Black Hole jemals gefunden ist 800 Millionen mal massiver als die Sonne

Astronomen haben das älteste supermassive Schwarze Loch entdeckt, das jemals gefunden wurde - ein Ungetüm, das 800 Millionen Mal so groß war wie die Masse der Sonne, als das Universum nur 5 Prozent seines aktuellen Alters betrug, eine neue Studie findet.

Dieses neuentdeckte riesige Schwarze Loch, das nur 690 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden ist, könnte eines Tages dazu beitragen, eine Reihe von kosmischen Mysterien aufzuklären, etwa wie Schwarze Löcher nach dem Urknall riesige Ausmaße erreicht haben könnten und wie das Universum entstanden ist von dem dunklen Nebel befreit, der einst den gesamten Kosmos erfüllte, sagten die Forscher in der neuen Studie.

Es wird vermutet, dass sich supermassereiche Schwarze Löcher mit Millionen von Milliarden von Sonnenmassen in den Herzen der meisten, wenn nicht sogar aller Galaxien befinden. Frühere Forschungen deuteten darauf hin, dass diese Riesen außerordentlich große Mengen an Licht freisetzen, wenn sie Sterne zerreißen und Materie verschlingen und wahrscheinlich die treibende Kraft hinter Quasaren sind, die zu den hellsten Objekten im Universum gehören. [Die seltsamsten schwarzen Löcher im Universum]

Astronomen können Quasare aus den entferntesten Ecken des Kosmos entdecken und Quasare zu den entferntesten bekannten Objekten machen. Die am weitesten entfernten Quasare sind auch die frühesten bekannten Quasare - je weiter entfernt man ist, desto mehr Zeit benötigt ihr Licht, um die Erde zu erreichen.

Der vorherige Rekord für den frühesten, am weitesten entfernten Quasar wurde von ULAS J1120 + 0641 festgelegt. Dieser Quasar befindet sich 13,04 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt und existierte etwa 750 Millionen Jahre nach dem Urknall. Der neu entdeckte Quasar (und sein schwarzes Loch), ULAS J1342 + 0928 genannt, ist 13,1 Milliarden Lichtjahre entfernt.

Schwarze Löcher sind so bizarr, sie klingen unwirklich. Doch Astronomen haben gute Beweise dafür gefunden, dass sie existieren. Testen Sie Ihr Wissen über diese verrückten Wunder.

Wie Black-Hole-Monster wachsen

Zu erklären, wie die Schwarzen Löcher in der kosmischen Geschichte so viel Materie verschlungen haben könnten, dass sie zu supermassiven Größen gelangt, hat sich für die Wissenschaftler als außerordentlich schwierig erwiesen. Daher wollen die Forscher möglichst viele frühe supermassereiche Schwarze Löcher untersuchen, um mehr über ihr Wachstum und ihre Auswirkungen auf den Rest des Kosmos zu erfahren.

"Die entferntesten Quasare können wichtige Einsichten zu offenen Fragen in der Astrophysik liefern", sagte Studienleiter Eduardo Bañados, Astrophysiker an der Carnegie Institution for Science.

Die Forscher sagten voraus, dass nur 20 bis 100 Quasare, so hell und so weit entfernt wie der neu entdeckte Quasar, am gesamten Himmel existieren, der von der Erde aus sichtbar ist.

"Dieser besondere Quasar ist so hell, dass er eine Goldmine für Folgeuntersuchungen werden wird und ein entscheidendes Labor sein wird, um das frühe Universum zu studieren", sagte Bañados zu ProfoundSpace.org. "Wir haben bereits Beobachtungen für dieses Objekt mit einer Reihe der leistungsstärksten Teleskope der Welt gesichert. Weitere Überraschungen können sich ergeben."

Einen Behemoth finden

Die Forscher entdeckten und analysierten den Quasar ULAS J1342 + 0928 mit einem der Magellan Teleskope am Las Campanas Observatorium in Chile, sowie dem Large Binocular Telescope in Arizona und dem Gemini North Teleskop in Hawaii. Sein zentrales Schwarzes Loch hat eine Masse von etwa 800 Millionen Sonnen und existierte, als das Universum nur 690 Millionen Jahre alt war, oder nur 5 Prozent seines gegenwärtigen Alters. [No Escape: Die Anatomie eines Schwarzen Lochs (Infografik)]

"All diese Masse - fast 1 Milliarde Mal die Masse der Sonne - muss in weniger als 690 Millionen Jahren gesammelt werden", sagte Bañados. "Das ist extrem schwer zu erreichen und muss von den Theoretikern in ihren Modellen erklärt werden."

Quasare wie J1342 + 0928 sind selten. Die Forscher suchten ein Zehntel des gesamten Himmels von der Erde aus und fanden nur einen Quasar aus dieser frühen Epoche.

Nur etwa 60 Millionen Jahre trennen diesen neu gefundenen Quasar vom bisherigen Rekordhalter. Dennoch war diese Zeitspanne "ungefähr 10 Prozent des Alters des Universums in jenen frühen kosmischen Epochen, als sich die Dinge sehr schnell entwickelten", sagte Bañados. Das bedeutet, dass dieser Zeitunterschied wichtige Hinweise auf die Entwicklung des frühen Universums liefern könnte.

Dieser neue Quasar ist auch für Wissenschaftler von Interesse, da er aus einer Zeit stammt, die als "Epoche der Reionisation" bekannt ist, als das Universum aus seinen dunklen Zeiten hervorging. "Es war der letzte große Übergang des Universums und eine der gegenwärtigen Grenzen der Astrophysik", sagte Bañados in einer Erklärung.

Direkt nach dem Urknall war das Universum eine sich schnell ausdehnende heiße Suppe aus Ionen oder elektrisch geladenen Teilchen. Ungefähr 380.000 Jahre später kühlten diese Ionen ab und verschmolzen zu neutralem Wasserstoffgas. Das Universum blieb dunkel, bis die Schwerkraft die Materie zu den ersten Sternen zusammenzog. Das intensive ultraviolette Licht aus dieser Zeit ließ diesen trüben neutralen Wasserstoff anregen und ionisieren oder elektrische Ladung gewinnen, und das Gas ist seit dieser Zeit in diesem Zustand geblieben. Sobald das Universum retionisiert wurde, konnte das Licht frei durch den Raum reisen.

Das frühe Universum erblickend

Über die Epoche der Reionisierung ist noch vieles unbekannt, etwa welche Lichtquellen die Reionisation verursacht haben. Einige frühere Arbeiten deuteten darauf hin, dass massereiche Sterne hauptsächlich für die Reionisation verantwortlich waren, aber andere Studien deuteten darauf hin, dass Schwarze Löcher ein bedeutender und potentiell dominanter Täter hinter diesem Ereignis waren. [7 Überraschende Dinge über das Universum]

"Wie und wann die Reionisation des Universums stattgefunden hat, hat fundamentale Auswirkungen auf die Entwicklung des Universums", sagte Bañados.

Die neuen Erkenntnisse zeigten, dass ein großer Teil des Wasserstoffs in unmittelbarer Nähe des neu entdeckten Quasars neutral geladen war. Dies deutet darauf hin, dass dieser Quasar gut aus der Zeit der Reionisierung stammt, und eine weitere Analyse davon könnte einen Einblick in das geben, was während dieser entscheidenden Zeit geschehen ist.

Um jedoch wirklich mehr über die Epoche der Reionisation zu erfahren, brauchen Wissenschaftler mehr als nur ein oder zwei frühe, entfernte Quasare. "Wir müssen mehr von diesen Quasaren in ähnlichen oder größeren Entfernungen finden", sagte Bañados. "Das ist extrem schwierig, da sie sehr selten sind. Das ist wirklich so, als würde man die Nadel im Heuhaufen finden."

Dennoch, die Tatsache, dass dieser neue Quasar so hell und groß ist, legt nahe, dass "es wahrscheinlich nicht der erste Quasar ist, der jemals gebildet wurde, also müssen wir weiter suchen", sagte Bañados.

Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse in der 7. Dezember-Ausgabe der Zeitschrift Nature ausführlich beschrieben. Die Forscher veröffentlichten auch eine Begleitschrift in The Astrophysical Journal Letters.