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NGC 1600
Riesiges Schwarzes Loch in isolierter Galaxie
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik
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8. April 2016

Astronomen haben ein gewaltiges Schwarzes Loch an einem unerwarteten Ort aufgespürt: Bislang hatte man die massereichsten Schwarzen Löcher vor allem in Riesengalaxien in den Zentren großer Galaxienhaufen gefunden. Die Galaxie NGC 1600 ist im Vergleich dazu fast schon isoliert. Trotzdem besitzt sie ein Schwarzes Loch mit der 17-milliardenfachen Masse der Sonne.

NGC 1600

Vergrößerte Ansicht der zentralen Region von NGC 1600. Der Kern ist recht diffus, viele Sterne fehlen – wahrscheinlich als Folge einer früheren Galaxienverschmelzung. Bild: Gemini Observatory/AURA & HST/NASA/ESA [Großansicht]

Fast alle Galaxien beherbergen in ihrem Zentrum ein massereiches Schwarzes Loch - im Herzen unserer Milchstraße befindet sich ein eher kleineres Exemplar, das "nur" vier Millionen Mal so massereich wie die Sonne ist. Tausend Mal schwerere Schwarze Löcher als das in unserer Milchstraße brachten einst die weit entfernten Quasare – quasi-stellare Objekte – im frühen Universum zum Leuchten: diese leistungsstarken Leuchttürme, die selbst die Leuchtkraft ihrer Wirtsgalaxien um viele Größenordnungen übertreffen, werden von der Energie gespeist, die frei wird, wenn Gas auf ein massereiches Schwarzes Loch einstürzt.

Bisher konnte man die heute nicht mehr aktiven Nachfahren dieser sehr großen Schwarzen Löcher nur in gigantischen Galaxien in den Zentren von gewaltigen Galaxienhaufen mit Hunderten von anderen Galaxien nachweisen. Was aber wurde aus all den anderen Schwarzen Löchern, die einst große Mengen an Material aufgesogen habe?

Eines davon - und ein äußerst massereiches - wurde nun gefunden: das Zentrum der Galaxie NGC 1600 beherbergt ein Schwarzes Loch mit einer Masse 17 Milliarden Mal größer als die unserer Sonne. Dies ist eines der größten Schwarzen Löcher, das bis heute gefunden wurde.

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Die Entdeckung gelang, als Astronomen Beobachtungen aus dem MASSIVE-Survey analysierten, einer Beobachtungskampagne um die Struktur, Dynamik und Entstehungsgeschichte der 100 massereichsten Galaxien des frühen Typs - sogenannter elliptische Galaxien - in einer Entfernung von bis zu 350 Millionen Lichtjahren von unserer Milchstraße zu untersuchen. Insbesondere interessierten sich die Astronomen dabei für die Geschwindigkeiten der Sterne in der Nähe des Schwarzen Lochs; diese wurden dann mit theoretisch berechneten Modellen von Sternorbits verglichen, um die Masse des Schwarzen Lochs zu bestimmen.

Das erstaunliche an dieser Entdeckung ist aber nicht nur die große Masse des Schwarzen Lochs sondern die Tatsache, dass NGC 1600 Teil einer relativ kleinen Gruppe von nur wenigen Galaxien ist: "Dies ist das erste Mal, dass wir ein derart massereiches Schwarzes Loch in einer so relativ isolierten Galaxie finden, und nicht in einem großen Galaxienhaufen", sagt Jens Thomas vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik.

"Andere Galaxien mit sehr massereichen Schwarzen Löchern befinden sich in der Regel in Regionen des Universums mit einer hohen Massendichte, in Galaxienhaufen mit vielen anderen Galaxien", fährt Thomas fort. NGC 1600 ist mit Abstand die hellste Galaxie in ihrer kleinen Gruppe und überstrahlt die anderen Mitglieder um mindestens das Dreifache. Um so groß zu werden, könnte diese Galaxie bereits früh mit anderen, nahen Galaxien und deren Schwarzen Löchern verschmolzen sein.

"Genauso spannend ist das Zentrum der Galaxie: Es ist sehr diffus, als ob Milliarden von Sternen fehlen", sagt Chung-Pei Ma von der University of California in Berkeley, die den MASSIVE-Survey leitet. Massereiche Galaxien wie NGC 1600 und ihre Schwarzen Löcher wachsen typischerweise durch Verschmelzungen mit anderen Galaxien und die Nachwirkungen einer solchen Verschmelzung könnte Sterne aus dem Zentrum entfernen: man geht davon aus, dass die beiden Schwarzen Löcher von zwei verschmelzenden Galaxien ein Binärsystem bilden, bevor schließlich auch sie verschmelzen.

Sterne, die dem Binärsystem zu nahe kommen, werden wie bei einer "Schwerkraftschleuder" zu größeren Radien gestreut. "Weniger massereiche elliptischen Galaxien werden typischerweise immer heller, je weiter man sich dem Zentrum nähert - in NGC 1600 ist es aber so, als wären so viele Sterne wie in der Scheibe unserer Milchstraße aus dem Zentrum heraus geschleudert worden", erklärt Thomas.

Durch den Vergleich ihrer Ergebnisse mit Massenbestimmungen in einer Reihe von ähnlichen Galaxien fanden die Astronomen, dass die Sterne genau in dem Bereich der Gravitationseinflusssphäre des Schwarzen Lochs zu fehlen scheinen. Der Kernradius dieser Zone scheint ein besserer Indikator für die Masse des Schwarzen Lochs zu sein als andere Eigenschaften der Galaxie.

"Das Schwarze Loch in NGC 1600 ist das erste Beispiel, wie der Nachfahre eines leuchtenden Quasars in einer relativ isolierten Galaxie heute aussehen könnte", so Chung-Pei Ma. "Es gibt durchaus einige weitere Galaxien vergleichbarer Größe in ähnlichen, eher durchschnittlich großen Galaxiengruppen. Im Moment wissen wir noch nicht, ob auch diese nicht seltenen Galaxien so massereiche Schwarze Löcher haben. Unsere laufenden Beobachtungen werden in Kürze zeigen, ob wir einfach eine ungewöhnliche Galaxie entdeckt haben, oder ob das die Spitze eines Eisbergs ist."

Über ihre Beobachtungen berichten die Wissenschaftler in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Nature erschienen ist.

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Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
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