SPITZER
Schlanke Galaxien mit fetten Schwarzen Löchern
von Stefan Deiters
astronews.com
17. Januar 2008

Im Zentrum von fast jeder Galaxie vermuten Astronomen supermassereiche Schwarze Löcher. Die einzige Ausnahme waren bislang ganz bestimmte, sehr schlanke Spiralgalaxien. Doch auch in diesen, so ergaben jetzt Beobachtungen mit dem Infrarot-Weltraumteleskop Spitzer, scheint es diese gewaltigen Schwerkraftfallen zu geben. Müssen die Wissenschaftler nun ihre Theorien anpassen?

Auch schlanke Spiralgalaxien ohne Bulge (Vordergrund) können genau wie Spiralgalaxie mit Bulge (oben links) supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum beherbergen. Bild: NASA / JPL-Caltech

Galaxien gibt es in ganz unterschiedlichen Formen und Größen. Unsere Milchstraße etwa ist eine Spiralgalaxie, bei der sich die Sterne in relativ dünnen Spiralarmen um eine zentrale, grob kugelförmige Ansammlung von Sternen, den sogenannten Bulge, gruppieren. Elliptischen Galaxien fehlen die filigranen Spiralarme. Sie sind praktisch ein einziger riesiger Bulge.

Es gibt aber auch Spiralgalaxien, die im Zentrum keinerlei Bulge haben und genau diese, so dachten Astronomen bisher, sind auch die einzigen Galaxien, die über kein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum verfügen. Alle anderen Spiralgalaxien und elliptischen Galaxien, auch unser Milchstraße, haben im Zentrum ein supermassereiches Schwarzes Loch. Die Astronomen waren sogar davon ausgegangen, dass ein Bulge Grundvoraussetzung dafür ist, dass Schwarze Löcher überhaupt wachsen können.

Genau diese Ansicht könnten nun neue Beobachtungen des Infrarot-Weltraumteleskops Spitzer in Frage stellen: Astronomen haben mit Spitzer insgesamt 32 Spiralgalaxien ohne Bulge anvisiert und in sieben von ihnen gewaltige Schwarze Löcher entdeckt. Damit spielt offenbar der Bulge nicht die entscheidende Rolle bei der Entstehung von Schwarzen Löchern, die ihm bisher zugedacht wurde.

"Diese Resultate stehen im Widerspruch zu unserer bisherigen Überzeugung", erläutert Shobita Satyapal von der George Manson University. "Die Tatsache, dass wir Galaxien ohne Bulge aber mit supermassereichen Schwarzen Löchern gefunden haben, bedeutet, dass der Bulge nicht entscheidend sein kann. Vielleicht ist die Dunkle Materie, die sich im Halo um die Galaxien befindet für die frühe Entwicklung von supermassereichen Schwarzen Löchern viel wichtiger."

Lange Zeit schien der Zusammenhang zwischen supermassereichen Schwarzen Löchern und dem Vorhandensein eines Bulges durch Beobachtungen gut bestätigt zu werden: So konnten die Astronomen nachweisen, dass die Masse der Schwerkraftfallen im Zentrum von Galaxien fast immer 0,2 Prozent der Masse ihres Bulges entsprach. Je massereicher also der Bulge, desto massereicher das Schwarze Loch. "Wissenschaftler nahmen daher an, dass es eine Verbindung zwischen dem Bulge einer Galaxie und dem zentralen Schwarze Loch gab", erläutert Satyapal.

Schon vor rund vier Jahren gab es erste Zweifel an dieser These: Damals wurde ein relativ "kleines" supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie ohne Bulge entdeckt. Im vergangenen Jahr dann spürten Satyapal und ihre Kollegen ein weiteres zentrales Schwarzes Loch in einer Bulge-losen Galaxie auf. In ihrer neuesten Arbeit, die im April in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal erscheinen wird, berichteten die Astronomen nun von der Entdeckung sechs weiterer "schlanker" Galaxien mit gewaltigen supermassereichen Schwarzen Löchern.

Die Schwarzen Löcher in den Zentren der Galaxien ohne Bulge waren bislang nicht entdeckt worden, weil Galaxien ohne Bulge in der Regel sehr viel Staub enthalten, der die verräterische Strahlung aus dem Zentrum der Galaxie verschluckt. Das Infrarotteleskop Spitzer kann aber durch diesen Staub hindurchsehen und so die typischen Fingerabdrücke eines zentralen Schwarzen Lochs aufspüren.

"Ein Schwarzes Loch, das gerade Material verschlingt, sendet dabei eine Menge hochenergetischer Strahlung aus, die das Gas im Zentrum der Galaxie ionisiert", erklärt Satyapal. "In diesem Fall konnten wir mit Spitzer hochionisiertes Neon nachweisen. Nur aktive Schwarze Löcher können die Energie erzeugen, die nötig ist, um Neon so zu ionisieren." Wie massereich genau die neu entdeckten Schwarzen Löcher sind, wissen die Astronomen allerdings nicht.

Statt auf den Bulge tippen Satyapal und ihre Kollegen nun auf die Dunkle Materie im Halo  einer Galaxie als entscheidenden Faktor für die Entstehung von Schwarzen Löchern. Dunkle Materie macht bis zu 90 Prozent der Masse einer Galaxie aus. "Vielleicht ist der Bulge nur so eine Art Proxy für die Dunkelmaterie-Masse", so Satyapal. "Aber der wirklich wichtige Faktor ist eben die Dunkle Materie."