JWST entdeckt den ersten „Schwarzen-Loch-Stern“

Entscheidend ist: Die Energie des Objekts stammt nicht aus der Kernfusion, die normale Sterne antreibt. Stattdessen akkretiert das zentrale Schwarze Loch aktiv Materie, das heißt, es „verspeist“ sie. Wenn Gas in das Schwarze Loch fällt, erhitzt es sich, und diese immense Hitze strahlt durch den Wasserstoffkokon nach außen, wodurch die gesamte Struktur zum Leuchten gebracht wird . Das Ergebnis ist ein Objekt, das etwa 100 Milliarden Mal mehr Energie produziert als ein typischer Stern – weit jenseits der Grenzen der Fusion .

Schlüsselmerkmale von MoM-BH*-1

Astronomen haben mehrere charakteristische Merkmale dieses neuen Objekts präzise vermessen:

• Größe: Seine Wasserstoffhülle hat etwa den Durchmesser unseres Sonnensystems .
• Masse: Das zentrale Schwarze Loch hat eine Masse von etwa 100.000 Sonnenmassen, das Gesamtobjekt kommt auf rund 10⁶·³ Sonnenmassen .
• Helligkeit: Es strahlt etwa 100 Milliarden Mal mehr Energie ab als ein normaler Stern .
• Zusammensetzung: Das umgebende Gas besteht fast ausschließlich aus Wasserstoff und Helium, ohne nachweisbare „Metalle“ (Elemente schwerer als Wasserstoff und Helium) . Sein Spektrum zeigt einen extrem tiefen Balmer-Sprung, ein Merkmal, das mit gewöhnlichen Sternatmosphären nicht vereinbar ist .
• Energiequelle: Die ungeheure Leuchtkraft wird durch das aktiv akkretierende zentrale Schwarze Loch angetrieben, nicht durch Kernfusion .
• Entfernung und Alter: MoM-BH*-1 wird so gesehen, wie es nur 660 Millionen Jahre nach dem Urknall existierte, bei einer Rotverschiebung von etwa 7,76. Das platziert es etwa 13,1 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt .

Das Objekt wurde im Rahmen der JWST-Durchmusterung „Mirage or Miracle“ (MoM, zu Deutsch „Trugbild oder Wunder“) entdeckt, die ursprünglich dazu gedacht war, einige der frühesten Galaxien des Universums aufzuspüren . Das Team unter der Leitung des MIT-Astronomen Rohan Naidu stieß bei der Durchsicht der JWST-Tiefenfeldbilder zufällig auf das Objekt .

Die Lösung des Rätsels der „Little Red Dots“

Seit dem Beginn seiner wissenschaftlichen Mission hat das JWST immer wieder seltsame, schwache, kompakte und extrem rot erscheinende Objekte in Aufnahmen des frühen Universums gefunden. Die Astronomen tauften sie „Little Red Dots“, und ihre wahre Natur war Gegenstand intensiver Debatten .

Die Entdeckung von MoM-BH*-1 liefert einen entscheidenden neuen Hinweis. Das Objekt ist das, was Forscher einen „nackten“ Schwarzen-Loch-Stern nennen. Sein Licht stammt fast vollständig aus der vom Schwarzen Loch angetriebenen Gashülle, mit nur vernachlässigbarer Kontamination durch eine darunterliegende Wirtsgalaxie .

Entscheidend ist: MoM-BH*-1 befindet sich in der Nähe einer Begleitgalaxie. Computersimulationen zeigen, dass sein Spektrum nach der Verschmelzung mit dieser Galaxie – einem Ereignis, das etwa 100 Millionen Jahre nach der beobachteten Epoche stattfinden wird – den Spektren der „Little Red Dots“, die in anderen Galaxien eingebettet sind, sehr nahe kommen wird .

Dies ist ein starkes Indiz dafür, dass es sich bei vielen der „Little Red Dots“ um Schwarze-Loch-Sterne handelt, die gerade mit ihren Wirtsgalaxien verschmelzen . Sie sind im Wesentlichen die zentralen Motoren von Babys-Quasaren, verborgen im Inneren ihrer Wirtsgalaxien, während sie kosmische Kollisionen durchlaufen.

Dieses Modell erklärt auch auf elegante Weise, warum die „Little Red Dots“ so kompakt und so rot erscheinen. Der dichte Wasserstoffkokon um das Schwarze Loch blockiert effektiv kurzwelliges (blaues) Licht, während er längerwelliges (rotes) Licht passieren lässt. Dies erzeugt die charakteristische rote Farbe, ohne dass große Mengen an interstellarem Staub erforderlich wären – eine andere Haupthypothese .

Was das für das Verständnis des frühen Universums bedeutet

Die Entdeckung von MoM-BH*-1 löst nicht nur ein einzelnes Rätsel. Sie liefert einen plausiblen Mechanismus dafür, wie supermassereiche Schwarze Löcher in der relativ kurzen Zeit, die im frühen Universum zur Verfügung stand, auf enorme Größen anwachsen konnten . Indem ein Schwarzes Loch in seinem dichten Gaskokon Materie mit rasender Geschwindigkeit akkretiert, stellt ein Schwarzer-Loch-Stern eine Phase schnellen Wachstums für Schwarze Löcher dar – eine Stufe auf dem Weg zu den Milliarden-Sonnenmassen-Schwergewichten, die in noch früheren kosmischen Epochen beobachtet werden.

Das Objekt, das in einer Studie mit Beteiligung von Forschern des Institute of Science and Technology Austria (ISTA) und anderen internationalen Mitarbeitern beschrieben wurde, ist nun Gegenstand intensiver Nachbeobachtungen . MoM-BH*-1 gilt vorerst als ein „Eins-zu-einer-Milliarde“-Fund – ein seltener Blick auf eine zuvor unsichtbare Phase der kosmischen Evolution und eine direkte Verbindung zwischen einem theoretischen Stern-Schwarzes-Loch-Hybriden und den hartnäckigen roten Punkten, die die berühmtesten JWST-Bilder bevölkern.

Quellen:

• MIT News: Astronomers discover a brand-new type of astrophysical ...
• Wikipedia: MoM-BH*-1
• The Guardian: Astronomers discover a new kind of cosmic object
• Futurism: Astronomers Discover an Entirely New Type of Object
• New York Post: Astronomers find 'one in a billion' black hole-star
• Sci.News: Astronomers Find Black Hole Star in Early Universe
• Space.com: Farthest 'black hole star' ever found could help solve the ...
• Moneycontrol: James Webb Telescope spots 'black hole star' in early ...
• Phys.org: Mirage or miracle? JWST finds earliest known 'black hole ...
• Mashable: Newly found black hole star is the size of our solar system
• ABC News (AU): Astronomers discover new type of cosmic object, 'black ...