Ein Quasar im jungen Universum bringt gängige Modelle ins Wanken. Das supermassive Schwarze Loch wächst extrem schnell, stößt dabei aber gleichzeitig starke Röntgenstrahlen und Radiowellen aus. Genau diese Kombination galt bislang als unwahrscheinlich.
Beobachtet wurde das Objekt mit dem Subaru-Teleskop. Es liegt in einer Zeit, als das Universum erst rund 1,5 Milliarden Jahre alt war. Schon damals hatte das Schwarze Loch mehrere hundert Millionen Sonnenmassen angesammelt. Entscheidend ist aber nicht nur seine Masse, sondern die Geschwindigkeit, mit der es weiter wächst.
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Wachstum mit eingebauter Bremse
Schwarze Löcher wachsen, indem sie Gas verschlucken. Das Material bildet eine rotierende Scheibe und heizt sich stark auf. Dabei entsteht intensive Strahlung. Wird der Zustrom zu stark, wirkt diese Strahlung wie eine Gegenkraft. Sie drückt neues Gas weg. Diese natürliche Bremse heißt Eddington-Grenze. Sie definiert, wie schnell ein Schwarzes Loch normalerweise wachsen kann.
Im jetzt untersuchten Fall liegt die Akkretionsrate bei etwa dem 13-fachen dieser Grenze. Solche Super-Eddington-Phasen gelten als möglich, aber kurzlebig. Sie werden oft herangezogen, um zu erklären, wie Schwarze Löcher im frühen Universum so schnell groß werden konnten.
Die unerwartete Kombination
Das Problem beginnt bei den Begleiterscheinungen. Bei extrem hohem Materiezufluss sagen viele Modelle voraus, dass Röntgenstrahlung schwächer wird und Jets – also gebündelte Materiestrahlen – an Kraft verlieren. Genau das Gegenteil zeigt dieser Quasar. Er leuchtet stark im Röntgenbereich und ist zugleich radiohell. Beides weist auf eine aktive Korona und einen kräftigen Jet hin.
„Diese Entdeckung könnte uns dem Verständnis näherbringen, wie sich supermassive Schwarze Löcher im frühen Universum so schnell gebildet haben“, sagt Hauptautorin Sakiko Obuchi von der Waseda-Universität. „Wir wollen untersuchen, was die ungewöhnlich starken Röntgen- und Radiostrahlungen antreibt und ob sich ähnliche Objekte in den Erhebungsdaten versteckt haben.“
Ein Blick auf die Technik dahinter
Die Forschenden bestimmten die Masse des Schwarzen Lochs über Spektrallinien von Magnesium. Zusätzlich kombinierten sie Daten aus Röntgen-, Radio-, Infrarot- und optischen Beobachtungen. Besonders auffällig ist die sehr weiche Röntgenstrahlung. Sie spricht gegen einen Blazar, also einen Jet, der direkt auf die Erde zeigt. Das macht die Sache komplizierter – und spannender.
Nach der Analyse handelt es sich vermutlich um eine Übergangsphase. Ein plötzlicher Schub an einströmendem Gas könnte das System in den Super-Eddington-Zustand versetzt haben. Korona und Jet waren zu diesem Zeitpunkt noch aktiv. Erst später würde sich das Schwarze Loch in ein ruhigeres Wachstumsregime einpendeln.
Warum das mehr ist als ein Sonderfall
Jets beeinflussen ihre Umgebung. Sie können Gas aus der Wirtsgalaxie verdrängen oder aufheizen und so die Sternentstehung bremsen. Wenn Super-Eddington-Wachstum und starke Jets gleichzeitig auftreten, hätte das Folgen für die Entwicklung ganzer Galaxien. Genau hier fehlen bislang belastbare Modelle.
Das neu entdeckte Objekt liefert deshalb ein seltenes Beobachtungsfenster. Es zeigt, dass Schwarze Löcher offenbar flexibler wachsen, als es einfache Theorien annehmen. Welche physikalischen Prozesse dahinterstecken, ist offen.
Klar ist nur: Dieses Schwarze Loch hält sich nicht an die Regeln und zwingt die Astrophysik, sie neu zu formulieren.
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