Schwarzes Loch bricht aus Galaxie aus

Schwarzes Loch auf der Flucht

Ein Schwarzes Loch ist aus seiner Galaxie ausgebrochen! Wie konnte das passieren und stellen solche marodierenden Schwarzen Löcher eine Gefahr für uns da?

Schwarze Löcher sind unheimlich. Durch ihre immense Schwerkraft und massive Dichte entsteht ein Bereich, aus dem selbst mit Lichtgeschwindigkeit kein Entkommen mehr möglich wäre und niemand hat irgendeine Ahnung, was in diesem Bereich jenseits des Ereignishorizonts geschieht. Nun wird es noch beunruhigender, denn eines der Schwerkraftmonster ist auf freiem Fuß und rast unkontrolliert durch den Kosmos.

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Die Geschwindigkeit des Schwarzen Lochs bei dieser Flucht in die Freiheit ist so hoch, dass es die Distanz zwischen der Erde und dem Mond in nur 14 Minuten zurücklegen würde. Es begann alles mit einem Anfangsverdacht und zwar als Astronomie-Professor Pieter van Dokkum der Uni Yale sich eine Aufnahme des Hubble-Teleskops genauer ansah. Auf der Aufnahme war eine Art heller Streifen zu sehen. Er hielt dies für ein sogenanntes Artefakt in der Aufnahme, verursacht durch kosmische Strahlung.

Hubble-Aufnahme des Schwarzen Lochs und der Sternenspur (NASA, ESA, Pieter van Dokkum (Yale); Image Processing_ Joseph DePasquale (STScI))
Hubble-Aufnahme des Schwarzen Lochs und der Sternenspur (NASA, ESA, Pieter van Dokkum (Yale); Image Processing_ Joseph DePasquale (STScI))

Schwarzes Loch auf der Flucht

Als ein Forscherteam dann die Bildartefakte rausfilterte, war der Streifen immer noch zu sehen. Nach und nach kam raus: Was hier für einen Bildfehler gehalten wurde, ist eine der spannendsten Entdeckungen seit langem. Ein schweres Schwarzes Loch, herausgeschleudert aus seiner Galaxie, das einen Schweif von neu entstehenden Sternen hinter sich herzieht. Wow. 

Wir haben bereits eine Aufnahme des Verdächtigen und wissen dadurch auch einiges über ihn. Dieses Schwarze Loch auf der Flucht wiegt wohl etwa 20 Millionen Sonnenmassen, damit ist es mehr als viermal schwerer als das zentrale Schwarze Loch unserer Galaxis, Sagittarius A*. Bei dieser Masse können wir also wirklich sagen, dass wir es hier mit einem – und jetzt passt auf – SCHWERverbrecher zu tun haben. Können wir auch den Tathergang rekonstruieren? Was würde Sherlock Holmes schlussfolgern, wenn er das sehen würde… und Physik studiert hätte? Ein Schwarzes Loch außerhalb seiner Galaxie, eine Spur von jungen Sternen zwischen ihm und seiner Wirtsgalaxie… hier wurde eindeutig das Schwarze Loch durch eine Kollision mit vermutlich ein oder zwei anderen Sterneninseln aus seiner Galaxie herausgeschleudert. 

Schwarzes Loch, Weißes Loch, Astro-Tim

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Galaxienkollision als Grund

Und das Team um Professor Dokkum geht davon aus, dass es hier zu einer wirklich seltenen und bizarren Dreifachkollision kam. Denn wenn zwei Schwarze Löcher kollidieren, etwa wenn zwei Galaxien miteinander verschmelzen, dann vereinen sie sich in der Regel zu einem noch schwereren Schwarzen Loch. Wenn aber drei Schwarze Löcher sich treffen, dann kann es passieren, dass eines herausgeschleudert wird. 

Künstlerische Darstellung des fliehenden Schwarzen Lochs (NASA, ESA, Leah Hustak (STScI))
Künstlerische Darstellung des fliehenden Schwarzen Lochs (NASA, ESA, Leah Hustak (STScI))

Aber woher kommt die Spur an jungen Sternen, die das Schwarze Loch hinter sich zurücklässt? Als das Schwarze Loch aus der Galaxie herausmarodierte, riss es natürlich jede Menge Gas mit heraus und es bewegte sich auch durch die wasserstoffhaltigen Außenbereiche der Galaxie, dem sogenannten Halo. Viel Gas wurde dabei in den gravitativen Schlund des Schwarzen Lochs gesogen, aber durch die immense Geschwindigkeit wurden auch große Wasserstoffareale einfach durch das Schwarze Loch zusammengequetscht. Und wenn man genügend Wasserstoff zusammenquetscht, erhält man einen Stern. 

Schwarzes Loch hat 200.000 Lichtjahre großes Sternenband

Unser Tatverdächtiger hat bei seiner Flucht vom Tatort also sehr viele Spuren hinterlassen, eine Spur von komprimierten Wasserstoff, aus dem neuen Baby-Sterne entstanden. Und die Indizienkette hier ist wirklich lang, das Band aus Sternen, das das Schwarze Loch hinter sich herzieht, erstreckt sich über 200.000 Lichtjahre! Damit ist es in etwa so groß wie unsere gesamte Galaxis, die Milchstraße. Professor van Dokkum sagt: “Das Gas vor dem Schwarzen Loch wird durch den Überschallstoß des Schwarzen Lochs, das sich mit sehr hoher Geschwindigkeit durch das Gas bewegt, erschüttert. Wie das genau funktioniert, ist aber nicht wirklich bekannt. Es ist reiner Zufall, dass wir darüber gestolpert sind.”

Um den Fall abzuschließen, brauchen wir aber noch mehr handfeste Beweise. Und da kommt das James-Webb-Teleskop ins Spiel, das sich das runaway Black hole, wie die NASA es nennt, in der nahen Zukunft mal genauer anschauen soll. Dann wird es vor allem interessant zu sehen, ob sich unsere Hypothese mit der Dreierkollision der Schwarzen Löcher bestätigen lässt. Eins steht jedenfalls fest: Wir sind vor dem Übeltäter sicher, denn das ganze Geschehen spielte sich in einer Entfernung von 7,5 Milliarden Lichtjahren ab. Dieses Schwarze Loch wird also nicht in die Nähe unseres Sonnensystems kommen, aber das Wissen um die grundsätzliche Existenz von Schwarzen Löchern kann einen natürlich ein wenig beunruhigen…

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Die Erde im Visier: Schwarzes Loch ändert Richtung

Jet eines Schwarzen Lochs

So etwas gab es noch nie zuvor: Ein Schwarzes Loch hat seine Richtung geändert und schießt seine Energiestrahlen nun genau auf die Erde! Wie gefährlich kann das für uns werden?

Ihr steht endlich mal im Scheinwerferlicht! Aber es ist der Scheinwerfer eines Schwarzen Lochs und er ist direkt auf die Erde gerichtet. Aber Spotlight ist Spotlight und die ganze Welt ist eine Bühne und alle Frauen und Männer bloße Spieler, sagte schon Shakespeare. 

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Also fangen wir mal ganz bodenständig an. Schwarze Löcher, diese Schwerkraftmonster des Kosmos, tauchen in verschiedenen Masseklassen auf. Es existieren stellare Schwarze Löcher, die entstehen, wenn schwere Sterne am Ende ihres Lebens in einer Super- oder sogar Hypernova sterben und sich ihre Restmasse zu einem Schwarzen Loch zusammen quetscht. Das ist ein sehr verdichtetes Objekt, dessen Schwerkraft in einem gewissen Bereich so groß ist, dass selbst Road Runner nicht mehr entkommen könnte. Und das Licht natürlich auch nicht. Je größer die Masse eines Schwarzen Lochs, desto größer der Bereich, aus dem das Licht nicht mehr entkommen kann. Und die Grenze dieses lichtverschluckenden Areals, das ist der Ereignishorizont. Im Zentrum von Galaxien befinden sich meist die richtigen Schwergewichte.

Das größte Schwarze Loch

Diese sogenannten supermassiven Schwarzen Löcher besitzen meist mehrere Millionen oder sogar Milliarden Sonnenmassen. Das schwerste bekannte Schwarze Loch ist übrigens Phoenix A. Dieses Ungetüm ist tatsächlich größer als das gesamte Sonnensystem. Und um solche supermassiven Schwarzen Löcher im Zentrum von Galaxien geht oftmals richtig die Post ab, denn wenn Materie sich dem Schwerkraftschlund nähert, dann bildet sie eine Akkretionsscheibe. Dort werden Planeten, Sterne, Staub, Gas und alles andere herumgewirbelt und bilden einen Ring of Fire, auf den selbst Johnny Cash neidisch wäre. 

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Wenn die Energie in der Akkretionsscheibe ein kritisches Ausmaß erreicht, dann wird sie in heftigen Energiestrahlen fortgeschleudert, diese bezeichnet man als Jets. Einige von euch werden sich fragen: Müssten die Jets nicht auch verschluckt werden? Nichts kann einem Schwarzen Loch entkommen! Die Akkretionsscheibe befindet sich aber noch außerhalb des Ereignishorizonts. Logisch, sonst könnten wir sie ja gar nicht sehen. Hier ist die Gravitation auch schon immens aber noch nicht so stark, dass es physikalisch unmöglich wäre, zu entkommen. Und die Jets haben genügend Energie und Geschwindigkeit, um dem Abgrund zu entfliehen. 

Quasare und Blazare

Quasare nennt man übrigens einen aktiven Galaxienkern mit Schwarzem Loch, Akkretionsscheibe, Jets und allem drum und dran. Wissenschaftler lieben es, mit Fachbegriffen um sich zu schmeißen und erfinden deswegen immer neue. So kommt es, dass es nicht nur Quasare gibt, sondern auch Blazare. Ein Blazar ist ein Quasar, dessen Jet nicht irgendwo in den Weltraum gefeuert wird, sondern direkt auf die Erde. 

Wie Ihr wisst, ist der Weltraum ziemlich groß und die Wahrscheinlichkeit, dass ein solcher Jet direkt die Erde anvisiert, ist ziemlich gering. Blazare sind daher selten und noch seltener ist es, dass ein Quasar sich plötzlich als Blazar identifiziert. Und genau das haben Astronomen nun entdeckt. 

Ein aktiver Galaxienkern, ein supermassives Schwarzes Loch, das plötzlich seine Richtung änderte, Jets in Richtung Erde feuerte und dadurch vom Quasar zum Blazar wurde. Wahnsinn. Die an der Entdeckung beteiligte Forscherin Lorena Hernández-García beschreibt es so: “Wir begannen, diese Galaxie zu untersuchen, da sie merkwürdige Eigenschaften aufwies. Unsere Hypothese war, dass der Jet des supermassereichen Schwarzen Lochs seine Richtung geändert hat.”

Radiogalaxien im Universum

Es geht um die Galaxie mit dem sehr einfach zu merkenden Namen P B C J 2 3 3 3 .9 – 2 3 4 3. Diese Sterneninsel ist 656 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt und strahlt wegen der Jets sehr stark im Radiobereich, man bezeichnet solche Sterneninseln daher auch als Radiogalaxien. Das Forscherteam aus Chile untersuchte diese Radiogalaxie auf Herz und Nieren, beziehungsweise in diesem Fall auf Radio-, Infrarot- und Röntgenwellen. Und was sie entdeckten, ist wirklich irre: Einer der Jets aus dem zentralen supermassiven Schwarzen Loch, der vorher noch senkrecht zu unserer Sichtlinie stand, hat seine Richtung um 90 Grad geändert, so dass er nun der Erde zugewandt ist. Wie kann das denn passieren? Antwort: Niemand weiß es. 

Aufnahme der Radiogalaxie PBC J2333.9-2343 (Institute for Astronomy at the University of Hawaii _ Pan-STARRS)
Aufnahme der Radiogalaxie PBC J2333.9-2343 (Institute for Astronomy at the University of Hawaii _ Pan-STARRS)

Aber tatsächlich lautet die Hypothese, dass sich die Jet-Ausrichtung durch Galaxienkollisionen oder zumindest die Kollision zweier Schwarzen Löcher temporär verändern kann, und dann nach einiger Zeit wieder kippt. Vielleicht hatte also das Schwarze Loch dieser Radiogalaxie eine Kollision hinter sich und dadurch ist die Ausrichtung des Jets so unstet. Aber was bedeutet das für uns? Stehen wir nun wie ein erschrockenes Reh im kosmischen Scheinwerferlicht?

Wir müssen uns wohl keine Sorgen machen. Wir nehmen solche Schwarzen-Loch-Jets hauptsächlich im Radiobereich wahr. Die Energiemenge im Radiobereich, die von diesen unfassbar weit entfernten kosmischen Objekten zu uns dringt, ist minimal. Wie minimal? Die Astronomin Yvette Cendes formuliert es sehr schön: “Es handelt sich um sehr schwache Signale. Die Energiemenge, die in der Geschichte der Radioastronomie gesammelt wurde, ist geringer als die Energie, die man braucht, um eine Schneeflocke zu schmelzen.”

Darstellung eines Blazars (NASA JPL)
Darstellung eines Blazars (NASA JPL)

Interessant ist ein solcher Blazar natürlich trotzdem, denn er gibt uns die Möglichkeit, die Jets Schwarzer Löcher viel besser zu untersuchen, als wenn sie weit weg von uns zeigen würden. Also um es noch mal zusammenzufassen: Das aktive Schwarze Loch einer Radiogalaxie hat sich durch ein mächtiges Ereignis, das wir nicht genau kennen, gedreht und schießt seine Energiestrahlen nun genau Richtung Erde, Gefahr für uns besteht aber nicht.

Wollt ihr noch mehr über dieses Thema erfahren, dann schaut euch unbedingt mal dieses Video an:

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