JWST entdeckt neues kosmisches Objekt

Ein strahlend helles Objekt, das bereits rund 660 Millionen Jahre nach dem Urknall entstand, hat jetzt die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler:innen auf sich gezogen. Das unter der Bezeichnung MoM-BH*-1 erfasste Gebilde leuchtet intensiv rot und besitzt Ausmaße, die in etwa unserem gesamten Sonnensystem entsprechen. Auf den ersten Blick wirkt diese Struktur wie ein gigantischer Stern, doch die extrem hohe Energieabstrahlung spricht eine vollkommen andere Sprache. Die gemessenen Werte sind rund 100 Milliarden Mal höher, als es durch nukleare Kernfusion in einem gewöhnlichen Stern physikalisch möglich wäre. Seine Entdeckung gelang durch detaillierte Auswertungen der umfangreichen Datenarchive, die das Teleskop im Rahmen der Suche nach den ältesten Galaxien gesammelt hat. Dabei fiel den Forscher:innen ein spektakulärer roter Punkt im Sternbild Walfisch auf, der aufgrund seiner ungewöhnlichen Leuchtkraft nicht in bestehende Raster passte. James-Webb-Teleskop entdeckt neuen Schwarzes-Loch-Stern Wie in einer im Wissenschaftsmagazin Nature veröffentlichten Studie zu lesen ist, handelt es sich bei dem Objekt um ein supermassereiches Schwarzes Loch. Dieses ist von einer extrem dichten Hülle aus Wasserstoffgas umgeben, welche die enorme Strahlung absorbiert und dem Gebilde die optischen Eigenschaften eines Sterns verleiht. Der leitende Forscher Rohan Naidu, der die Studie am US-amerikanischen Massachusetts Institute of Technology (MIT) durchführte und inzwischen an der University of Hawai’i lehrt, zieht dabei einen direkten Vergleich zu bekannten Mustern. Das Objekt leuchte laut Naidu „mit der Energie, die typischerweise mit Schwarzen Löchern in Verbindung gebracht wird, weist aber gleichzeitig Signaturen auf, die klassischerweise Sternen zugeordnet werden“. Ein zentrales Merkmal der Aufzeichnungen ist der außergewöhnlich starke Balmer-Bruch, bei dem das Lichtspektrum wie an einer unsichtbaren Wand ab einer bestimmten Wellenlänge nahezu vollständig verschluckt wird. Dieser abrupte optische Abbruch entsteht normalerweise in den äußeren Gashüllen von Sternen, tritt bei dem neu entdeckten Objekt jedoch in einer neuen, bisher unerreichten Intensität auf. Bislang gingen Astrophysiker:innen davon aus, dass solche extremen roten Verfärbungen im fernen Kosmos durch dichte Staubschichten verursacht werden, die das Licht ähnlich wie bei einem stark gefilterten Sonnenuntergang dämpfen. Computermodelle belegen bei MoM-BH*-1 jedoch zweifelsfrei, dass hier kein Staub am Werk ist, sondern ausschließlich massiv verdichtetes Wasserstoffgas für das Ausblenden der kurzen Lichtwellen sorgt. Super-Eddington-Wachstum erklärt frühe Quasare Diese Erkenntnis löst gleichzeitig das Mysterium um hunderte kleine rote Punkte, die in fast allen Deep-Space-Aufnahmen des Teleskops auftauchen. Während erdgebundene Beobachtungen zunehmend unter Lichtverschmutzung durch Satellitenringe leiden, ermöglicht das Infrarotteleskop im Weltall ungestörte Blicke auf diese weit entfernten Baby-Quasare. Seit Jahrzehnten rätselt die Fachwelt darüber, wie Schwarze Löcher mit Milliarden Sonnenmassen bereits so kurz nach dem Urknall existieren konnten. Jorryt Matthee, Assistenzprofessor am österreichischen Institute of Science and Technology Austria (ISTA) in Klosterneuburg, verweist darauf, dass diese frühen Quasare eigentlich viel zu massereich für ihr Alter schienen. Die genaue Analyse von MoM-BH*-1 belegt nun das sogenannte Super-Eddington-Wachstum, bei dem frühe Schwarze Löcher bekannte physikalische Wachstumsgrenzen schlichtweg aushebeln. Während die immense Strahlung beim Verschlingen von Materie weiteres Material normalerweise wegblasen und das Wachstum so selbst ausbremsen würde, wirkt die extrem dichte Gashülle wie ein massiver Dämpfer, der diese Strahlung fängt und dem Schwarzen Loch eine ungebremste, rasante Massezunahme ermöglicht, wie der Guardian berichtet. Interessanterweise befindet sich das entdeckte Objekt in direkter Nachbarschaft zu einer helleren Galaxie, mit der es astronomischen Maßstäben zufolge in rund 100 Millionen Jahren verschmelzen wird. Durch die Überlagerung beider Systeme entsteht genau jenes Spektrum, das Forscher:innen bei den vielen anderen rätselhaften roten Punkten im Universum messen. Zusätzlich zur fehlenden Staubschicht stellten die Beobachter:innen fest, dass das ausgestrahlte Licht nahezu keine Spuren von schwereren Elementen oder Metallen enthält. Das Spektrum des Objekts besteht beinahe ausschließlich aus Wasserstoff und Helium, was auf eine Entstehung in der absoluten Frühzeit des Kosmos hindeutet. Supermassereiche Schwarze Löcher befinden sich im Zentrum fast aller bekannten Galaxien und beeinflussen deren gesamtes evolutionäres Schicksal maßgeblich. Sie steuern fundamentale Prozesse und bestimmen letztlich darüber, wann Sterne entstehen oder wann die Sternbildung in einer Galaxie endgültig zum Erliegen kommt. Trotz dieser bahnbrechenden Entdeckung weisen die Beteiligten darauf hin, dass das neuartige Objekt künftig noch exakter vermessen werden muss. Vor allem die langfristige Entwicklung der nachgewiesenen Gashüllen erfordert weitere Datensätze. Erst dann kann beurteilt werden, ob bestehende physikalische Berechnungsmodelle der Astronomie korrigiert werden müssen. Die Erkenntnisse aus der aktuellen Auswertung zwingen die Wissenschafts-Community nun dazu, die bisherigen Annahmen zur Entstehung dieser frühen Schwarzen Löcher grundlegend zu überdenken. Zukünftige Messkampagnen mit leistungsstarken Instrumenten werden zeigen müssen, ob sich das theoretische Fundament der modernen Astrophysik an dieser Stelle dauerhaft verändert.