Sie finden ein supermassives rotes schwarzes Loch, das größer ist als seine Galaxie

Das vor zwei Jahren gestartete JWST hat unsere Sicht auf die frühe Entstehung von Galaxien revolutioniert Es hat zur Entdeckung von sehr frühen Galaxien mit größerer Häufigkeit und Helligkeit als bisher angenommen geführt und einige neue Arten von Objekten aufgedeckt.

Bei der Analyse von Bildern des James Webb Weltraumteleskops (JWST) hat eine Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Dr. Lukas Furtak und Prof. Adi Zitrin von der Ben-Gurion Universität des Negev ein supermassives schwarzes Loch entdeckt, das rot zu sein scheint.

Mithilfe von Gravitationslinsen konnten ihre Farben bestimmt werden, was darauf schließen lässt, dass sich das Schwarze Loch hinter einem dicken Staubschleier befindet, der einen Großteil seines Lichts verdunkelt.

Dem Team gelang es, die Masse des Schwarzen Lochs zu messen und festzustellen, dass es im Vergleich zu seiner Wirtsgalaxie deutlich massereicher ist, als man es bei lokaleren Beispielen gesehen hatte. Der Fund wurde vor zwei Wochen in Nature veröffentlicht.

Neue Horizonte

Die Gruppe von Astronomen hatte auf den Bildern des JWST etwas entdeckt, das wie ein Quasar aussah, der durch eine Gravitationslinse hindurchgeht.

Die Anhäufung von Material im Schwarzen Loch strahlt große Mengen an Strahlung aus, die die Wirtsgalaxie verfinstert, was zu einem kompakten und hellen Erscheinungsbild führt, ähnlich wie bei einem Stern.

Die Bilder des JWST , auf denen Furtak und Zitrin das Objekt identifizierten, wurden für das UNCOVER-Programm der Swinburne University of Technology aufgenommen, das Bilder des Feldes eines Galaxienhaufens, Abell 2744, in noch nie dagewesener Tiefe machte.

Da der Haufen eine große Menge an Masse enthält, krümmt er die Raumzeit (oder die Flugbahnen der Lichtstrahlen, die sich in seiner Nähe bewegen) und erzeugt das, was wir als Gravitationslinse kennen.

Ein kosmisches Vergrößerungsglas

Die Gravitationslinse vergrößert die Hintergrundgalaxien hinter ihr und ermöglicht es uns, Galaxien zu beobachten, die noch weiter entfernt sind, als es sonst möglich wäre.

Sagt Dr. Lukas Furtak, Postdoktorand, Forscher an der BGU und Hauptautor der Entdeckungsartikel. Denn das Erscheinen eines "roten Punktes" ließ sie sofort vermuten, dass es sich um einen Quasar handelt.

Die Gruppe begann, das Objekt mithilfe eines numerischen Linsenmodells für den Galaxienhaufen zu untersuchen, und stellte fest, dass die drei roten Punkte mehrere Bilder von derselben Hintergrundquelle sein müssen, die gesehen wurde, als das Universum nur etwa 700 Millionen Jahre alt war.

Die Analyse der Farben des Objekts deutete darauf hin, dass es sich nicht um eine typische sternbildende Galaxie handelte, was die Hypothese eines supermassiven schwarzen Lochs weiter stützte. Dennoch unterschied es sich von anderen Cuasaren, die in der gleichen Entfernung gefunden wurden.

Entdeckung eines außergewöhnlich roten und kompakten Objekts

Dann analysierten sie die Daten der NIRSpec-Kamera des JWST von den drei Bildern des "roten Punkts". "Die Spektren waren einfach umwerfend", sagt Professor Ivo Labbé von der Swinburne University of Technology und Co-Direktor des UNCOVER-Programms.

Kombiniert man das Signal der drei Bilder mit der Vergrößerung des Objektivs, entspricht das resultierende Spektrum 1700 Stunden Beobachtung eines linsenlosen Objekts und ist damit das tiefste Spektrum, das das Weltraumteleskop für ein einzelnes Objekt im frühen Universum erhalten hat.

Sie konnten nicht nur bestätigen, dass es sich bei dem roten kompakten Objekt um ein supermassereiches Schwarzes Loch handelt und seine exakte Rotverschiebung messen, sondern erhielten auch eine solide Schätzung seiner Masse anhand der Breite seiner Emissionslinien.

Doch die Messung führte zu einer weiteren Überraschung: Die Masse des Schwarzen Lochs scheint im Vergleich zur Masse der Wirtsgalaxie sehr groß zu sein.

Sie sind nicht nur weit weg, sondern auch riesig!

Es wurde nun entdeckt, dass das primitive Universum ein Verhalten zeigt, bei dem das Schwarze Loch viel größer ist als seine Wirtsgalaxie, was zu faszinierenden Visionen über das Wachstum von Schwarzen Löchern und die Wechselwirkung zwischen ihnen und ihrer Galaxie führt, die nicht gut verstanden wird.

Die Astronomen wissen nicht, ob diese supermassiven schwarzen Löcher zum Beispiel aus Sterntrümmern oder vielleicht aus Material entstehen, das im frühen Universum direkt in die schwarzen Löcher kollabiert ist.

Professor Zitrin bekräftigt. Nun, wir wissen derzeit nicht, was zuerst entstanden ist: die Galaxie oder das Schwarze Loch, wie massiv die ersten Schwarzen Löcher waren und wie sie gewachsen sind.

Da in letzter Zeit viele weitere "kleine rote Punkte" und andere aktive galaktische Kerne mit JWST entdeckt wurden, werden wir in den kommenden Jahren hoffentlich eine bessere Vorstellung davon haben.