Astronomen haben möglicherweise das am weitesten entfernte und früheste jemals beobachtete supermassereiche Schwarze Loch identifiziert, das sich in der Galaxie GHZ2 befindet. Diese Entdeckung, die auf Daten des James Webb Space Telescope (JWST) basiert, bietet einen Einblick in das Universum, wie es nur 350 Millionen Jahre nach dem Urknall existierte. Die Ergebnisse, die derzeit als Vorabdruck auf arXiv verfügbar sind, werden derzeit einem Peer-Review unterzogen.
Die Herausforderung der frühen Bildung von Schwarzen Löchern
Die Existenz eines so massereichen Schwarzen Lochs so früh in der Geschichte des Universums stellt eine große Herausforderung für aktuelle kosmologische Modelle dar. Schwarze Löcher wachsen normalerweise über Milliarden von Jahren, aber GHZ2 deutet darauf hin, dass sich einige möglicherweise viel schneller gebildet und schnell ausgeweitet haben als bisher angenommen. Wissenschaftler diskutieren, ob diese frühen Schwarzen Löcher als „leichte Samen“ – die schnell aus kleineren Massen wuchsen – oder als „schwere Samen“ – beginnend mit bereits beträchtlicher Größe – entstanden sind. Die Geschwindigkeit, mit der das Schwarze Loch von GHZ2 seine Masse erreichte, stellt bestehende Theorien über die galaktische Entwicklung in Frage.
Wie JWST die Anomalie aufdeckte
Der Nahinfrarot-Spektrograph und das Mittelinfrarot-Instrument von JWST waren entscheidend für den Nachweis von GHZ2. Diese Instrumente erfassen das durch die Expansion des Universums gestreckte Licht und ermöglichen es Astronomen so, die Galaxie so zu beobachten, wie sie in ihren Kinderschuhen steckte. Der wichtigste Beweis dafür sind intensive „Emissionslinien“ im Spektrum von GHZ2 – helle Lichtbänder, die auf hochenergetische Prozesse hinweisen.
Insbesondere der Nachweis einer starken C IV λ1548-Emissionslinie, die dreifach ionisierten Kohlenstoff darstellt, deutet stark auf die Anwesenheit eines aktiven galaktischen Kerns (AGN) oder eines supermassereichen Schwarzen Lochs hin, das sich aktiv ernährt. Die schiere Energie, die erforderlich ist, um drei Elektronen aus Kohlenstoffatomen zu entfernen, kann nicht einfach durch Sternprozesse allein erklärt werden.
Gemischte Signale und laufende Ermittlungen
Während die Beweise auf ein AGN schließen lassen, weist GHZ2 nicht alle typischen Merkmale aktiv ernährender Schwarzer Löcher auf. Diese Komplexität deutet auf ein gemischtes System hin: Die Galaxie könnte sowohl von Sternen als auch von einem AGN angetrieben werden, oder die Sternentstehung innerhalb von GHZ2 unterscheidet sich grundlegend von dem, was im lokalen Universum beobachtet wird.
Forscher verfeinern derzeit ihre Modelle, um dieser einzigartigen Kombination Rechnung zu tragen. Weitere JWST-Beobachtungen mit höherer Auflösung, kombiniert mit Daten des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, werden entscheidend für die Bestätigung der AGN-Aktivität und die Entschlüsselung der wahren Natur von GHZ2 sein.
Bei der Entdeckung von GHZ2 geht es nicht nur darum, ein weiteres Schwarzes Loch zu finden. Es zwingt Wissenschaftler dazu, neu zu bewerten, wie schnell sich supermassereiche Schwarze Löcher im frühen Universum bilden können und ob aktuelle Modelle der galaktischen Entwicklung einer umfassenden Überarbeitung bedürfen.
