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HUBBLE
Winzige Galaxie mit gewaltigem Schwarzen Loch
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie
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18. September 2014

Astronomen konnten nun zeigen, dass eine ultrakompakte Zwerggalaxie in der Nachbarschaft der großen Galaxie Messier 60 ein supermassereiches Schwarzes Loch beherbergt. Es ist die kleinste bekannte Galaxie, in der ein solches zentrales Schwarzes Loch gefunden wurde. Die Fund könnte bedeuten, dass derartige Objekte im Kosmos häufiger sind, als bisher angenommen.

Arp 116

Die Aufnahme des Hubble-Weltraumteleskops zeigt in der Bildmitte die große Galaxie M60 und darunter die ultrakompakte Zwerggalaxie M60-UCD1, in der das supermassereiche Schwarze Loch gefunden wurde. Zu der Arp 116 genannten Gruppe gehört auch die Spiralgalaxie NGC4647 oben rechts. Bild: NASA / STScI / ESA [Großansicht]

"Es ist die kleinste und leichteste Galaxie, die wir kennen, welche ein supermassereiches Schwarzes Loch besitzt", erklärt Anil Seth von der University of Utah, der die jetzt vorgestellte Untersuchung leitete. "Damit gehört die Galaxie auch zu den am meisten durch ein Schwarzes Loch dominierten Sternsystemen überhaupt." Für ihre Entdeckung nutzten die Astronomen sowohl das mit einem acht Meter durchmessenden Spiegel ausgestattete Gemini-Nord Teleskop auf dem Mauna Kea auf Hawaii als auch Bilder des Weltraumteleskops Hubble.

Eine Modellierung der Sternbewegung in der Zentralregion der kompakten Zwerggalaxie M60-UCD1, die Remco van den Bosch vom Max-Planck-Institut für Astronomie auf Basis der Beobachtungsdaten vornahm, zeigte, dass die Galaxie ein zentrales Schwarzes Loch mit einer Masse von 21 Millionen Sonnen besitzen muss.

Die Beobachtung legt nahe, dass auch viele andere ultrakompakte Zwerggalaxien solche zentralen Schwarze Löcher beherbergen - und es sich bei diesen Zwerggalaxien um die Reste viel größerer Galaxien handelt, die bei Kollisionen mit anderen Galaxien große Teile ihrer ursprünglichen Struktur und damit ihrer Anzahl an Sternen und Masse verloren haben.

"Das ist eine sehr spannende Entdeckung. Auch einige der größten Sternhaufen in unserer eigenen Galaxie, wie etwa Omega Centauri, enthalten vermutlich ein Schwarzes Loch", erläutert Nadine Neumayer vom MPIA, die auch an der Studie beteiligt war. "Da liegt nahe, dass es sich um die Kernregionen anderer Galaxien handeln könnte, die unsere Milchstraße sich im Laufe ihrer Entwicklung einverleibt hat. Der Nachweis des Schwarzen Lochs in M60-UCD1 passt genau in dieses Bild."

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Im Gegensatz zu den überall in Galaxien anzutreffenden "kleinen" stellaren Schwarzen Löchern, bei denen es sich um die unter der eigenen Schwerkraft kollabierte Überreste massereicher Sterne handelt, ist die Herkunft der sehr viel massereicheren Schwarzen Löcher in den Zentren von Galaxien noch eine der großen offenen Fragen der modernen Astrophysik.

Ihre Entstehung ist offenbar eng mit der Bildung der Galaxien in der Frühphase des Universums verknüpft. Darauf weist eine vor einigen Jahren an vielen "normalen" Galaxien entdeckte Beziehung zwischen der Masse zentraler Schwarzer Löcher und der Massen der sie umgebenen Galaxien hin. So besitzt das zentrale Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße zwar etwa vier Millionen Sonnenmassen, aber dies sind weniger als 0,01 Prozent der Gesamtmasse unserer Heimatgalaxie.

Im Vergleich dazu entsprechen die 21 Millionen Sonnenmassen des zentralen Schwarzen Lochs in M60-UCD1 etwa 15 Prozent der Gesamtmasse der Zwerggalaxie mit ihren 140 Millionen Sonnen. Ursprünglich dürfte M60-UCD1 damit sehr viel größer gewesen sein. Als sie jedoch in die Nähe des Zentrums der noch größeren Galaxie M60 gelangte, hat sie vermutlich durch die gravitative Wechselwirkung die allermeisten ihre Sterne und die Dunkle Materie in ihrem Außenbereich an M60 verloren.

Die genaue Umlaufbahn der Zwerggalaxie um M60 ist bislang nicht bekannt, aber in ferner Zukunft könnte die kleinere Zwerggalaxie sogar gänzlich von M60 verschluckt werden und mit deren Zentrum verschmelzen. M60 ist eine der größten uns bekannten Galaxien im lokalen Universum und besitzt ein zentrales Schwarzes Loch von etwa 4,5 Milliarden Sonnenmassen. Es ist damit rund tausendmal massereicher als das Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxis.

Über ihre Entdeckung berichten die Astronomen heute in der Wissenschaftszeitschrift Nature.

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siehe auch
Hubble: Blick auf ein ungleiches Galaxienpaar - 7. September 2012
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Max-Planck-Institut für Astronomie
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