Astronomen haben das größte Schwarze Loch entdeckt, das jemals beobachtet wurde

Zusammengesetztes Bild des Galaxienhaufens Abell 85. Röntgen (NASA/CXC/SAO/A.Vikhlinin et al.); Optisch (SDSS)

Das massivste Schwarze Loch, das jemals beobachtet wurde, wurde in einer Galaxie entdeckt, die etwa 700 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Es ist so groß, dass Astronomen glauben, es könnte von demselben Radioteleskop-Array abgebildet werden, das Anfang dieses Jahres das erste Bild eines viel kleineren Schwarzen Lochs produzierte.

Die fragliche Galaxie namens Holm 15A ist das hellste Mitglied eines Galaxienhaufens namens Abell 85, der sich im Sternbild Walfisch befindet und sowohl von der nördlichen als auch von der südlichen Hemisphäre aus sichtbar ist. Es wurde 1937 vom schwedischen Astronomen Erik Holmberg entdeckt.

Galaxien in dieser Entfernung konnten bis zum Start des Hubble-Weltraumteleskops im Jahr 1990 und dem neueren Bau von Riesenteleskopen auf der Erde nicht im Detail untersucht werden. Astronomen erkannten schnell, dass Holm 15A etwas ungewöhnlich ist.

Was an Holm 15A auffällt, ist, wie groß und wie schwach die zentrale diffuse Region der Galaxie ist, sagen Kianusch Mehrgan vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Deutschland und einige Kollegen. Aber während der innere Kern ungewöhnlich dunkel ist, ist der Rest der Galaxie relativ hell. Woher?

Jetzt glauben Mehrgan und Kollegen, dass sie das Rätsel gelöst haben, indem sie Daten verwenden, die vom Very Large Telescope gesammelt wurden, einer Anordnung von vier miteinander verbundenen Teleskopen mit jeweils einem Durchmesser von 8 Metern, die den Nachthimmel im sichtbaren und infraroten Bereich des Spektrums beobachten. Das Instrument befindet sich auf einer Höhe von 2.600 Metern in der Atacama-Wüste von Chile und hat sich seit seinem ersten Licht im Jahr 1988 zu einem der produktivsten astronomischen Observatorien entwickelt, die jemals gebaut wurden.

Mehrgan und Kollegen nutzten diese Daten, um die Struktur der Galaxie detaillierter als bisher möglich zu kartieren. Anschließend führten sie eine Reihe von Simulationen durch, um zu verstehen, warum das Zentrum so schwach ist und wie die Galaxie überhaupt entstanden sein könnte.

Die Ergebnisse sorgen für eine interessante Lektüre. Die Simulationen deuten darauf hin, dass Holm 15A bei einer riesigen Kollision zwischen zwei jungen Galaxien entstanden sein muss, was im frühen Universum häufig vorkommt. Das Team sagt, dass der Kern so schwach ist, weil er von einem supermassiven Schwarzen Loch dominiert wird, das entweder die Sterne in der Nähe gefressen oder sie in die äußeren Regionen der Galaxie geschleudert hat.

Dieses Schwarze Loch ist riesig, selbst nach kosmologischen Maßstäben. Das Team sagt, dass es nach vorsichtiger Schätzung 40 Milliarden Mal so viel Masse hat wie die Sonne. Zum Vergleich: Das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße, Sagittarius A*, ist nur 4 Millionen Mal massereicher als die Sonne.

Das supermassereiche Schwarze Loch von Holm 15A ist nicht nur das bisher massereichste, sondern auch vier- bis neunmal größer als erwartet, sagen Mehrgan und Kollegen und weisen darauf hin, dass es doppelt so massereich ist wie die bisherigen Rekordhalter.

Diese enorme Größe macht das Schwarze Loch Holm 15A zu einem guten Kandidaten für die Bildgebung. Anfang dieses Jahres machten Astronomen das erste Bild eines Schwarzen Lochs mit einer Anordnung von acht Radioteleskopen, die auf der ganzen Welt positioniert waren und ein planetengroßes Instrument schufen. Dieses Array ist als Event Horizon Telescope bekannt und hat eine Auflösung von 20 Millibogensekunden, was der Auflösung entspricht, die erforderlich ist, um Neil Armstrongs Fußabdruck auf dem Mond von der Erde aus zu sehen.

Das neu entdeckte Schwarze Loch füllt einen Bereich des Himmels von etwa 18 ± 3,7 Mikrobogensekunden aus, sodass es möglicherweise mit dem Event Horizon Telescope abgebildet werden kann. Das supermassereiche Schwarze Loch von Holm 15A ist ein Kandidatensystem für die direkte Bildgebung, sagen Mehrgan und Kollegen.

Das ist eine interessante Arbeit, die zeigt, wie leistungsfähig bildgebende Verfahren in den letzten Jahren geworden sind. Angesichts größerer und leistungsstärkerer Teleskope, die derzeit im Bau sind, wird Holm 15A den Rekord jedoch wahrscheinlich nicht lange halten.

Ref: arxiv.org/abs/1907.10608 : Ein Schwarzes Loch mit 40 Milliarden Sonnenmassen im extremen Kern von Holm 15a, der zentralen Galaxie von Abell 85

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