Astronomen haben bei ihren Beobachtungen eine lange und sehr ungewöhnliche Lichtspur bemerkt. Diese gedehnte Struktur, in der Sterne scheinbar spontan entstehen, wirft eine Frage auf: Welches kolossale Phänomen könnte eine solche Signatur im Kosmos erzeugen?
Die Antwort liefert eine kürzliche Beobachtung des James-Webb-Weltraumteleskops. Die Astronomen identifizierten ein supermassereiches Schwarzes Loch mit einer Masse, die 10 Millionen Mal so groß ist wie die der Sonne, und das sich mit einer atemberaubenden Geschwindigkeit von 3,5 Millionen Kilometern pro Stunde bewegt. Dieses kosmische Monster flieht offenbar aus seiner Heimatgalaxie und hinterlässt eine Spur aus kollabierter Materie über Hunderttausende von Lichtjahren.
Die erste Entdeckung gelang mit dem Hubble-Weltraumteleskop, das eine schmale und ungewöhnliche Spur erspähte. Um die Natur dieses Objekts zu bestätigen, nutzte das Team die fortschrittlichen Fähigkeiten des JWST. Die Daten zeigten eine massive Gasverlagerung vor dem Schwarzen Loch, die eine Stoßwelle bildet, sowie einen langgestreckten Schweif, in dem Materie kondensiert und zur Entstehung neuer Sterne führt.
Die Forscher untersuchen zwei mögliche Mechanismen, um diesen Auswurf zu erklären. Wenn zwei Galaxien kollidieren und verschmelzen, können ihre zentralen Schwarzen Löcher interagieren. Falls diese Schwarzen Löcher verschmelzen, kann die Abstrahlung von Gravitationswellen das resultierende Loch aus der Galaxie herausschleudern (siehe unten). Eine andere Möglichkeit beinhaltet eine Dreikörperwechselwirkung zwischen Schwarzen Löchern, bei der eines aus dem System ausgestoßen wird.
Dieses wandernde Schwarze Loch könnte seine Umgebung tiefgreifend beeinflussen. Die von ihm erzeugte Stoßwelle komprimiert das Gas in den Regionen, die es durchquert, und löst intensive Sternentstehung aus (Erklärung am Ende des Artikels). Obwohl es sich etwa 9 Milliarden Lichtjahre entfernt in den sogenannten Kosmischen-Eulen-Galaxien befindet, liefert seine Studie Hinweise auf die Dynamik von Galaxienverschmelzungen.
Hubble-Aufnahme eines bestätigten flüchtenden supermassereichen Schwarzen Lochs mit dem vom JWST untersuchten Schweif
Quelle: van Dokkum et al (2025)/ arXiv
Die nächsten Schritte zielen darauf ab, weitere ähnliche Beispiele zu entdecken. Mit der Ankunft neuer Instrumente wie dem Roman-Weltraumteleskop hoffen Wissenschaftler, diese schwer fassbaren Objekte leichter identifizieren zu können. Dieser Fortschritt verwandelt eine theoretische Vorhersage in eine beobachtbare Realität und bereichert unser Verständnis der kosmischen Evolution.
Darüber hinaus zeigen die gesammelten Daten, dass die aus der Gasverlagerung abgeleitete Geschwindigkeit des Schwarzen Lochs ausreicht, um der Gravitationsanziehung seiner alten Galaxie zu entkommen.
Gravitationswellen
Diese Krümmungen der Raumzeit werden von der Allgemeinen Relativitätstheorie Einsteins vorhergesagt. Sie entstehen, wenn massive Objekte wie Schwarze Löcher oder Neutronensterne beschleunigen oder kollidieren. Gravitationswellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus und verzerren dabei schwach die Struktur des Raumes.
Ihr direkter Nachweis gelang erstmals 2015 durch das Interferometer LIGO. Dieses Instrument misst winzige Abstandsänderungen, die durch das Passieren dieser Wellen verursacht werden. Die eingefangenen Signale stammen oft von Verschmelzungen Schwarzer Löcher, die enorme Energie in Form von Gravitationswellen freisetzen.
Bei Galaxienverschmelzungen, wenn zwei supermassereiche Schwarze Löcher zusammentreffen, emittiert ihre Vereinigung intensive Gravitationswellen. Falls diese Abstrahlung nicht symmetrisch ist, kann sie dem resultierenden Schwarzen Loch einen Impuls geben. Dieser "Stoß" kann stark genug sein, um es aus seiner Galaxie auszustoßen.
Die Untersuchung dieser Wellen erlaubt es, die fundamentalen Gesetze der Physik unter extremen Bedingungen zu testen. Sie bieten auch ein neues Mittel, das Universum zu beobachten, und ergänzen so die traditionellen elektromagnetischen Beobachtungen.
Die Entstehung von Sternen in kosmischen Schweifen
Die Geburt von Sternen erfolgt normalerweise innerhalb dichter Wolken aus Gas und Staub in Galaxien. Unter dem Einfluss der Schwerkraft kollabieren diese Wolken und bilden Protosterne, die schließlich durch Kernfusion zu leuchten beginnen. Dieser Prozess wird oft durch externe Störungen wie Stoßwellen ausgelöst.
Wenn ein massereiches Objekt, wie ein flüchtendes Schwarzes Loch, den intergalaktischen Raum durchquert, erzeugt es eine Stoßwelle an seiner Vorderseite. Diese Welle komprimiert das umgebende Gas und erhöht dessen Dichte und Temperatur. Diese Bedingungen begünstigen den Gravitationskollaps und leiten die Bildung neuer Sterne im Kielwasser des Objekts ein.
Im Fall des beobachteten supermassereichen Schwarzen Lochs enthält der 200.000 Lichtjahre lange Schweif angesammeltes und gestauchtes Gas. Diese Umgebung wird zu einer aktiven Sternentstehungsregion, die Sterne mit einer Gesamtmasse von hundert Millionen Sonnenmassen hervorbringt. Dieses Phänomen war zuvor kaum bekannt.
Quelle: The Astrophysical Journal Letters