Astronomen finden größte Schwarze Löcher in fernen Riesengalaxien

NGC 3842 (o.l.) ist die hellste Galaxie im Leo-Galaxienhaufen. Das Schwarze Loch in ihrem Zentrum (s. künstl. Darst. m.) ist von zahlreichen Sternen umgeben, die durch sein enormes Gravitationsfeld verzerrt werden. Das Schwarze Loch hat die siebenfache Ausdehnung der Umlaufbahn des Pluto um die Sonne (Darst. u.r.). Klicken Sie auf die Bildmitte, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen. | Copyright/Quelle: Pete Marenfeld, berkeley.edu

Berkeley/ USA - Astronomen der University of California in Berkeley haben die beiden größten bislang bekannten Schwarzen Löcher entdeckt. Die galaktischen Monster verfügen über eine Masse von rund 10 Milliarden Sonnen und verschlingen sogar das Licht auf einer Fläche, die der fünffachen Größe unseres Sonnensystems entspricht.

Wie die Astronomen um Professor Chung-Pei Ma und Nicholas McConnell aktuell im Fachmagazin "Nature" berichten, bilden die beiden Schwarzen Löcher die Zentren zweier gewaltiger Galaxien in rund 300 Millionen Lichtjahren Entfernung zur Erde. Wahrscheinlich, so vermuten die Wissenschaftler, handelt es sich um die Überreste einstiger sehr heller Galaxien, sogenannter Quasare, aus der Frühzeit des Universums.

"Im frühen Universum gab es eine große Anzahl solcher Quasare bzw. aktiver Galaxienkerne und einige davon wurden von gewaltigen Schwarzen Löchern in ihrem Zentrum angetrieben", erläutert Ma. "Die beiden nun entdeckten Schwarzen Löcher verfügen mit rund 10 Milliarden Sonnenmassen über eine vergleichbare Masse wie junge Quasare und könnten deshalb das bislang noch fehlende Bindeglied zwischen Quasaren und supermassereichen Schwarzen Löchern, wie sie heute zu finden sind, darstellen."

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Schwarze Löcher selbst sind extrem dichte Massekonzentrationen, die ein derart starkes Gravitationsfeld besitzen, aus dem sogar das Licht nicht entkommen kann. Während explodierende Sterne Schwarze Löcher mit der Masse des einstigen Sterns entstehen lassen können, entstanden supermassereiche Schwarze Löcher möglicherweise aus der Verschmelzung mehrerer Schwarzer Löcher oder durch das Verschlingen großer Mengen von Sternen durch ein ursprünglich normales Schwarzes Loch.

Bislang sind etwa 63 supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von, nach kosmischen Maßstäben, "nahen" Galaxien bekannt. Das bislang größte dieser Schwarzen Löcher verfügt über eine Masse von 6.3 Milliarden Sonnen und sitzt im Zentrum der Galaxie "M 87".

Eines der nun entdeckten Schwarzen Löcher bildet den Kern der elliptischen Galaxie NGC 3842 im 320 Millionen Lichtjahre entfernten Leo-Galaxienhaufen und verfügt über die Masse von 9,7 Milliarden Sonnen. Das zweite Schwarze Loch ist entweder gleichgroß oder sogar noch größer und sitzt im Zentrum der rund 336 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie NGC 4889 im Coma-Galaxienhaufen. Beide Schwarzen Löcher haben einen Schwerkrafteinfluss auf ihre Umgebung mit 4000 Lichtjahren Durchmesser.

Der Grund, weswegen die beiden komischen Monster bislang nicht entdeckt wurden liegt in dem Umstand, dass sich beide Schwärzen Löcher sozusagen im Ruhestand befinden. Ihre aktive Phase liege wahrscheinlich mehrere 10 Milliarden Jahre zurück, so Ma. Damals hatten sie gewaltige Mengen an Materie verschlungen und die in ihrem galaktischen Umfeld verbleibenden Gase bildeten sich zu Sternen, die die Schwarzen Löcher seither friedlich umkreisen.

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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / berkeley.edu

Weltraumteleskop Kepler bestätigt ersten Planeten mitten in habitabler Zone um sonnenähnlichen Stern

Künstlerische Darstellung des möglicherweise erdähnlichen Planeten Kepler-22b. | Copyright: NASA/Ames/JPL-Caltech

Pasadena/ USA - NASA-Astronomen haben den ersten Planeten bestätigt, der mit dem Weltraumteleskop Kepler entdeckt wurde und seinen Stern deutlich innerhalb der sogenannten habitablen Zone umkreist. Hierbei handelt es sich um jene Abstandsregion, innerhalb derer ein Planet seinen Stern umkreisen muss, damit aufgrund gemäßigter Temperaturen auf seiner Oberfläche Wasser in flüssiger Form und somit die Grundlage des Lebens, wie wir es auf der Erde kennen, existieren kann. Hinzu haben die Kepler-Wissenschaftler 1.094 neue Entdeckungen, sogenannte Kandidaten für ferne Planeten veröffentlicht, von welchen - sollten sie bestätigt werden können - weitere 10 ihre Zentralgestirne innerhalb der "grünen Zone" umkreisen.

Diesen Bestätigungsprozess hat der 600 Lichtjahre von der Erde entfernt gelegene Planet "Kepler-22b" bereits hinter sich. Er umkreist den sonnenähnlichen (G-)Stern Kepler-22 mitten innerhalb dessen habitabler Zone und hat einen Radius, der dem 2,4-fachen des Radius der Erde entspricht. Für eine Umrundung seines Sterns benötigt der Planet 290 Tage. Ob es sich um einen vorwiegend felsigen Planeten handelt, oder ob seine Zusammensetzung hauptsächlich gasförmig oder flüssig ist, können die Wissenschaftler derzeit noch nicht sagen. Die Entdeckung stelle jedoch einen weiteren und wichtigen Schritt hin zur Entdeckung erdähnlicher Planeten dar.

Frühere Suchen nach sogenannten Exoplaneten, Planeten also - außerhalb unseres Sonnensystems - hatten bereits einige vergleichsweise erdgroße Planeten innerhalb habitabler Zonen entdeckt - doch in allen dieser Fälle erwies sich eine Bestätigung der Planeten oder deren exakte Position im Verhältnis zur "grünen Zone" als schwierig und kontrovers (...wir berichteten, s. Links).

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Erst vor kurzem konnten dann jedoch zwei in etwa erdgroße Planeten an den jeweils gegenüberliegenden Außenrändern der habitablen Zonen um kleinere und somit kühlere Sterne als unsere Sonne bestätigt werden, deren Umlaufbahnen wohl am ehesten mit jenen von Venus und Mars in unserem Sonnensystem zu vergleichen sind.

Das Weltraumteleskop Kepler fahndet nach Exoplaneten, in dem es nach minimalen Helligkeitsschwankungen im Licht ferner Sterne Ausschau hält. Stellen diese sich in regelmäßigen Abständen immer wieder ein, so handelt es sich um den Transit, also den Vorbeizug eines Planeten zwischen seinem Stern und dem Weltraumteleskop. Insgesamt werden mindestens drei solcher Transits benötigt, um die Existenz eines Planeten bestätigen zu können.

Grafischer Vergleich unseres Sonnensystems mit dem System um Kepler-22. | Copyright: NASA/Ames/JPL-Caltech, dt. Übers.: grenzwissenschaft-aktuell.de

Laut den NASA-Wissenschaftlern, die ihre Ergebnisse im Fachmagazin "Astrophysical Journal" veröffentlichen, wurde der erste Transit von Kepler-22b schon drei Tage nach Inbetriebnahme der wissenschaftlichen Beobachtungsphase des Weltraumteleskops identifiziert und der Planet schon im Februar 2011 als einer von 54 Kandidaten für Planeten innerhalb der habitablen Zone um ihre Sterne veröffentlicht. Nachdem 2010 auch die weiteren notwendigen Helligkeitsabschwächungen registriert wurden, konnte die Existenz des Planeten dann auch mit dem Weltraumteleskop Spitzer und Teleskopen auf der Erde bestätigt werden.

Das von Kepler überwachte Sternenfeld beinhaltet rund 150.000 Sterne in den Sternbildern Cygnus (Schwan) und Lyra (Leier). Mittlerweile hat Kepler darin bereits 2.326 Planetenkandidaten entdeckt. 207 davon haben in etwa eine erdähnliche Größe, während es sich bei 680 um sogenannte Super-Erden handelt (Planeten also von der 1,5 bis 10-fachen Masse der Erde). 1.181 sind in etwa so groß wie Neptun. 203 der Planetenkandidaten haben eine vergleichbare Größe wie Jupiter und 55 sind größer als dieser zugleich größte Planet unseres Sonnensystems.

Seit Mai 2009 zeigt sich anhand der Entdeckungen des Kepler-Teleskops ein dramatischer Anstieg der Anzahl neu entdeckter kleinerer Planetenkandidaten. Alleine die Anzahl der erdgroßen Planeten und der Super-Erden hat sich seit damals um 200 und seit Februar 2011 um 140 Prozent vergrößert.

Der leichte Abfall in der Anzahl der Planetenkandidaten innerhalb habitabler Zonen von 54 im Februar auf "nur noch" 48 in der aktuellen Charge, liegt laut NASA in einer verschärften Definition dessen, was die habitable Zone ausmacht. Der neuen Katalog nimmt nun auch Rücksicht auf den wärmenden Effekt der Atmosphären von Planeten, wie sie die Zone vom Stern selbst hinweg verlagert, zugleich aber auch Planeten mit längeren Umlaufperioden miteinbezieht.

"Der deutliche Anstieg der Anzahl an erdgroßen Kandidaten belegt, dass wir uns langsam auf jene Planetenklasse konzentrieren, für deren Entdeckung Kepler hauptsächlich konzipiert wurde. Hierbei handelt es sich nicht nur um erdgroße, sondern auch um potentiell lebensfreundliche Planeten", erläutert Natalie Batalha vom wissenschaftlichen Team der Kepler-Mission an der San Jose State University in Kalifornien. "Je mehr Daten wir bekommen, desto mehr konzentrieren wir uns auf die Entdeckung kleiner Planeten mit langen Umlaufperioden."

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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / nasa.gov