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SUPERMASSEREICHE SCHWARZE LÖCHER
Neues Verfahren zur Massenbestimmung
von Stefan Deiters
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4. Februar 2013

Astronomen haben erfolgreich ein neues Verfahren zur Bestimmung der Masse von supermassereichen Schwarzen Löchern ausprobiert. Sie hoffen damit in Zukunft die Masse einer ganzen Reihe von Schwerkraftfallen ermitteln und dadurch wichtiges Datenmaterial für Modelle zur Entwicklung von Galaxien und ihrer Schwarzen Löcher bereitstellen zu können.

NGC 4526

Die Galaxie NGC 4526 in einer Aufnahme des Weltraumteleskops Hubble und das mit CARMA beobachtete molekulare Gas (lila). Bild: NASA/ESA/Tim Davies

Supermassereiche Schwarze Löcher, also Schwerkraftfallen, deren Masse die unserer Sonne um das viele Millionen-fache übersteigt, vermuten Astronomen in den Zentren der meisten Galaxien. Trotzdem kennt man von vergleichsweise wenigen ihre genaue Masse. In den vergangenen 15 Jahren ist es gerade einmal gelungen, 60 dieser Schwerkraftfallen zu "wiegen". Der Grund dafür ist einfach: Wegen der großen Entfernung lassen sich, selbst mit dem Weltraumteleskop Hubble, nur äußerst schwierig Anhaltspunkte ausmachen, durch die man auf die Masse der Schwarzen Löcher schließen könnte.

Von daher dürfte sich das neue Verfahren, das jetzt von einem internationalen Astronomenteam erfolgreich ausprobiert wurde, als große Hilfe bei der "Vermessung" solcher Schwerkraftfallen erweisen. Es basiert auf der Beobachtung von Kohlenmonoxid in Gaswolken, die um das Schwarze Loch kreisen. Die Geschwindigkeit des Gases verrät den Astronomen dann etwas über die Masse der Schwerkraftfalle. Die Forscher berichteten über das Verfahren in der jüngsten Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift Nature.

Als Test für die Methode hatten sich die Astronomen das Schwarze Loch in der Galaxie NGC 4526 im Sternbild Jungfrau ausgesucht. Diese Galaxie wurde gewählt, da es von ihr schon zahlreiche Untersuchungen gibt. Die Wissenschaftler sind überzeugt davon, dass sich ihre Methode auf ganz unterschiedliche Galaxientypen anwenden lässt. Insbesondere, wenn sie mit neuen großen Radioteleskopen wie dem Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) kombiniert wird, sollten sich damit die Masse von Tausenden von entfernten Schwarzen Löchern bestimmen lassen. Im Falle von NGC 4526 ergab sich für das Schwarze Loch die 450 Millionen-fache Masse unserer Sonne. Es ist damit Hundert Mal massereicher als das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße.

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"Wir haben Kohlenmonoxidmoleküle in der Galaxie mit dem Combined Array for Research in Millimetre-wave Astronomy (CARMA) beobachtet", erläutert Dr. Timothy Davis von der Europäischen Südsternwarte ESO, der Erstautor des Fachartikels. "Die detaillierten Bilder erlaubten es uns, direkt ins Zentrum der Galaxie zu blicken und das Gas zu beobachten, das sich um das Schwarze Loch bewegt. Die Geschwindigkeit des Gases wird von der Masse des Schwarzen Lochs und der Entfernung des Gases davon bestimmt. Durch die Messung der Gasgeschwindigkeit an den jeweiligen Orten können wir so die Masse des Schwarzen Lochs errechnen."

"Durch die Beschränkungen der derzeit verfügbaren Teleskope und der zuvor angewandten Techniken sind uns die supermassereichen Schwarzen Löcher ausgegangen", so Dr. Michele Cappellari von der Oxford University, die auch zum Team gehörte. "Mit neuen Teleskopen wie ALMA und dieser neuen Technik sollte es möglich sein, die Beziehung der supermassereichen Schwarzen Löcher und ihrer Galaxien bei Tausenden von entfernten Galaxien und damit ihre gemeinsame Entwicklung zu untersuchen. Außerdem wird unsere 'Wiegetechnik' mit allen Typen von Galaxien funktionieren, einschließlich Spiralgalaxien, die mit bisherigen Verfahren nur sehr schwer zu beobachten waren."

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siehe auch
Galaxien: Gewaltiges Schwarzes Loch gibt Rätsel auf - 29. November 2012
Links im WWW
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