Astronomen vom Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) - Alister Graham, Peter Erwin, Nicola Caon, and Ignacio Trujillo - fanden eine grundlegende Verbindung zwischen Supermassiven Schwarzen Löchern und der Galaxie in der sie wohnen. Sie fanden diese Verbindung indem sie die globale Verteilung der Sterne in der Galaxie untersuchten - die Konzentration welche in Beziehung zur Masse des zentralen Sup. Schwarzen Lochs steht.

Die Sonne wiegt 2 x 10^³⁰ kg (etwa 500.000 mal so schwer wie unsere Erde) und misst 1.4 Millionen Kilometer im Durchmesser. Supermassive Schwarze Löcher sine eine Million bis 1 Millarde Mal schwerer als unsere Sonne. Ihr Ereignishorizont - Die virtuelle Oberfläche, an der das Licht durch das starke Gravitationsfeld nicht mehr entkommen kann - eines 1 Million Sonnenmassen schweren Schwarzen Loches ist nur etwa 4 mal größer als das unserer Sonne - sie sind wirklich dichte Objekte. Diese Supermassiven Schwarzen Löcher wurden bislang schon in vielen Galaxien gefunden, auch in unserer Milchstraße.


Ein Schwarzes Loch saugt Materie eines nahen Sterns ab. (Credits: Gabriel Pérez Díaz, SMM del IAC)

Man fand heraus, dass die globale Verteilung der Sterne in elliptischen Galaxien und in den Zentralwölbungen von Spiralgalaxien in einer direkter Beziehung zur Masse der zentralen Supermassiven Schwarzen Löcher steht. Massereichere Galaxien sind nicht nur einfach größere Versionen masseärmerer Galaxien - was man früher öfters angenommen hat. Ihre ganze Struktur unterscheidet sich: massereichere Galaxien weisen zum Zentrum hin auch eine höhere Konzentration auf. Der genaue Grad der Konzentration wurde jetzt zum ersten Mal sehr präzisen in Beziehung zur Masse des zentralen Lochs gesetzt. "Dies ist eine wichtige Erkenntnis, welche uns weitere Einblicke in die Bildung von Galaxien und ihren zentralen Schwarzen Löchern gewährt. Wir wissen jetzt, dass jede Wachstums-Theorie über Supermassive Schwarze Löcher mit der -wahrscheinlich- globalen Struktur der Galaxie in Verbindung steht," sagt Projektleiter Dr. Alister Graham.

Die Entdeckung hat auch seinen praktischen Nutzen. Die im letzten Jahr gemachte Beobachtung einer Verbindung zwischen der Masse zentraler Schwarzer Löcher und der Geschwindigkeitsstreuung in der Galaxie (ein Mass für die durchschnittliche Bewegung von Sternen in einer Galaxie) bedeutete, dass es möglich sein müsste die Masse des zentralen Schwarzen Loches aus der Geschwindigkeitverteilung heraus zu bestimmen. Dies ist ein zeitaufwendiger Prozess: Um eine Geschwindigkeitsverteilungs-Messung zu erhalten, muss das Licht der Galaxie erst einmal in seine Bestandteile (Farben, Wellenlängen) aufgespalten werden. Dies schwächt das Licht allerdings ab und verlangt längere Belichtungszeiten. Mit der jetzigen neuen Entdeckung ist es den Astronomen möglich, die Masse eines Schwarzen Loches direkt aus einem Galaxienbild heraus zu bestimmen. Dabei wird der radiale Rückgang der Leuchtkraft gemessen, durch welche man dann die Konzentration erfährt. Mit diesem Verfahren kann man tausende weit entfernte, hoch rotverschobene Galaxien schnell und effizient untersuchen. Die Astronomen erhoffen sich ein besseres Verständnis über die Evolution dieser energiereichen Objekte, die man im ganzen Universum verstreut findet.

Die Arbeit der Forscher basiert auf archivierten Daten des NASA/ESA Hubble Space Telescope und der Isaac Newton Group of Telescopes am Spanish Observatorio del Roque de Los Muchachos (La Palma).

Quelle/Bilder: IAC / Gabriel Pérez Díaz, SMM del IAC.