Rekord: Schwarzes Loch entfesselt Licht von 10 Billionen Sonnen
Ein Schwarzes Loch verschlingt einen Stern und strahlt so hell wie 10 Billionen Sonnen – der bislang größte Ausbruch im Universum.
Diese künstlerische Darstellung zeigt ein supermassives Schwarzes Loch, das dabei ist, einen massereichen Stern – mindestens 30-mal so massereich wie unsere Sonne – in Stücke zu zerreißen.
Foto: Caltech/R. Hurt (IPAC)
Es ist, als hätte jemand im frühen Universum das Licht aufgedreht: Ein supermassives Schwarzes Loch hat einen Stern verschlungen – und dabei mehr Energie freigesetzt als je zuvor beobachtet. Die Explosion war so hell, dass sie mit der Leuchtkraft von 10 Billionen Sonnen strahlte. Forschende sprechen von einem kosmischen Feuerwerk, das selbst erfahrene Astronominnen und Astromomen staunen lässt.
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Eine Begegnung mit fatalem Ausgang
Im Zentrum des Geschehens steht ein Stern, der seinem Schicksal nicht entkommen konnte. Normalerweise enden massereiche Sterne als Supernova und hinterlassen ein Schwarzes Loch. Doch dieser Riese wurde selbst zur Mahlzeit: Er kam einem anderen Schwarzen Loch zu nahe – einem, das rund 500 Millionen Mal schwerer als unsere Sonne ist.
Das Objekt trägt den unscheinbaren Namen J2245+3743 und befindet sich etwa 10 Milliarden Lichtjahre entfernt. Damit sehen wir es so, wie es aussah, als das Universum noch jung war.
„Die Energiewerte zeigen, dass dieses Objekt sehr weit entfernt und sehr hell ist“, erklärt Matthew Graham, Forschungsprofessor für Astronomie am Caltech. „Es ist anders als alle aktiven Galaxienkerne, die wir bisher gesehen haben.“
Was ist ein aktiver Galaxienkern?
Ein sogenannter aktiver galaktischer Kern (AGN) ist das Herz einer Galaxie, in dem ein supermassives Schwarzes Loch sitzt. Dieses „frisst“ Materie aus seiner Umgebung – Gas, Staub, manchmal ganze Sterne. Dabei heizt sich das Material in der Nähe des Ereignishorizonts stark auf und sendet intensive Strahlung aus.
Doch J2245+3743 übertrifft alles, was bisher bekannt war. Die Helligkeit stieg innerhalb weniger Monate um das 40-Fache und übertraf alle vergleichbaren Ausbrüche um das 30-Fache.
Zeitreise mit kosmischer Zeitlupe
Das Licht dieses Ereignisses war rund 10 Milliarden Jahre unterwegs, ehe es unsere Teleskope erreichte. Und nicht nur das: Es kam auch gedehnt an. Grund ist ein Effekt namens kosmologische Zeitdilatation – eine Folge der Ausdehnung des Universums.
„Während das Licht durch den sich ausdehnenden Raum zu uns gelangt, dehnt sich seine Wellenlänge ebenso wie die Zeit selbst“, erklärt Graham. „Wir beobachten das Ereignis mit einem Viertel der Geschwindigkeit.“
Der Stern, der zu nah kam
Um herauszufinden, was hinter diesem spektakulären Ausbruch steckt, prüfte das Forschungsteam verschiedene Szenarien. Die wahrscheinlichste Erklärung lautet: ein Tidal Disruption Event – kurz TDE.
Das passiert, wenn ein Stern zu nahe an ein Schwarzes Loch gerät. Die gewaltige Schwerkraft zerreißt ihn – Stück für Stück. Ein Teil der Sternmaterie wird ins All geschleudert, der Rest fällt spiralförmig in das Schwarze Loch.
Laut Graham ähnelt das Bild „einem Fisch, der sich erst auf halbem Weg in der Speiseröhre des Wals befindet“. Der Stern ist also noch nicht vollständig verschlungen – die Strahlung dauert an.
Das Team schätzt, dass der Stern mindestens 30 Sonnenmassen besaß. Damit wäre es der massereichste Stern, der je bei einem TDE beobachtet wurde. Zum Vergleich: Der bisherige Rekordhalter – ein Ereignis mit dem Spitznamen „Scary Barbie“ – war rund 30-mal schwächer.
Beobachtungen über Jahre hinweg
Erstmals registrierte die Zwicky Transient Facility (ZTF) am Palomar-Observatorium in Kalifornien das Objekt im Jahr 2018. Zunächst sah nichts ungewöhnlich aus. Erst 2023 bemerkten die Forschenden, dass die Helligkeit viel langsamer abnahm als erwartet.
Ein weiteres Spektrum, aufgenommen mit dem Keck-Teleskop auf Hawaii, brachte die Sensation: Das Licht war nicht nur intensiv, sondern auch stabil – ein Hinweis auf eine gigantische Energiequelle.
„Zunächst war es wichtig, festzustellen, dass dieses extreme Objekt wirklich so hell war“, sagt K. E. Saavik Ford von der City University of New York und dem American Museum of Natural History. Daten der NASA-Mission WISE zeigten schließlich, dass das Objekt sein Licht nicht nur in eine Richtung strahlte – es leuchtete tatsächlich in alle Richtungen.
Damit war klar: Kein Trick der Perspektive, kein Zufall – J2245+3743 war echt und unfassbar hell.
Energie wie aus der gesamten Sonne
Ford vergleicht die freigesetzte Energie mit der unserer Sonne: „Wenn man unsere gesamte Sonne mit Hilfe von Einsteins berühmter Formel E = mc² in Energie umwandelt, entspricht dies der Energiemenge, die seit Beginn unserer Beobachtungen aus diesem Flare ausgestrahlt wurde.“
Das bedeutet: In wenigen Jahren hat dieses Schwarze Loch so viel Energie in den Kosmos geblasen wie unsere Sonne in ihrer gesamten Existenz liefern könnte – wenn sie vollständig in Energie verwandelt würde.
Wie Sterne im Umfeld eines Schwarzen Lochs wachsen
Warum war der Stern überhaupt so groß? Forschende vermuten, dass Sterne innerhalb der Akkretionsscheibe eines AGN – also der rotierenden Materiescheibe rund um das Schwarze Loch – durch zusätzliche Materiezufuhr an Masse gewinnen.
„Wir glauben, dass Sterne innerhalb der Scheibe eines AGN größer werden können“, sagt Ford. „Die Materie aus der Scheibe wird auf die Sterne geworfen, wodurch diese an Masse zunehmen.“
Blick in die Vergangenheit – und Zukunft
Die Entdeckung hat nicht nur ästhetischen Reiz. Sie zeigt, dass extreme Sternzerstörungen im frühen Universum häufiger vorkamen, als man bislang dachte.
Graham und sein Team hoffen, in den riesigen Datenmengen der ZTF weitere solcher Ereignisse aufzuspüren. Auch das künftige Vera C. Rubin Observatory könnte hier eine Schlüsselrolle spielen.
„Ohne ZTF hätten wir dieses seltene Ereignis niemals entdeckt“, betont Graham. „Wir beobachten den Himmel nun schon seit sieben Jahren. So können wir erkennen, was in der Vergangenheit passiert ist – und was noch kommen könnte.“
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