Astronomen haben eine neue Art von astrophysikalischem Objekt entdeckt – einen „Stern mit einem Schwarzen Loch“

Das Objekt wurde mit Hilfe des James-Webb-Weltraumteleskops im Rahmen des Projekts „Mirage or Miracle“ entdeckt, das sich der Suche nach den frühesten Galaxien widmet.

MoM-BH*-1 existierte etwa 660 Millionen Jahre nach dem Urknall, als das Universum noch sehr jung war.

Zunächst sah es aus wie ein weiterer leuchtend roter Punkt. Ähnliche kompakte Objekte entdeckt das JWST regelmäßig in enormen Entfernungen, und ihre Natur bleibt eines der großen Rätsel der modernen Astronomie.

Doch das Spektrum von MoM-BH*-1 erwies sich selbst im Vergleich zu diesen Objekten als ungewöhnlich.

Details

Im Licht des Objekts entdeckten die Forscher einen äußerst ausgeprägten Balmer-Sprung – eine abrupte Veränderung des Spektrums, die mit der Absorption von Licht durch Wasserstoff zusammenhängt.

Ähnliche Merkmale treten in den Atmosphären von Sternen auf. Bei MoM-BH*-1 war dieser Effekt jedoch so stark, dass es äußerst schwierig war, ihn mit einer gewöhnlichen Sternpopulation zu erklären.

Dabei wies das Objekt praktisch keine Anzeichen schwerer chemischer Elemente auf: Sein Spektrum wurde hauptsächlich von Wasserstoff und Helium bestimmt.

Es ergab sich ein seltsames Bild: Vor den Astronomen lag etwas, das äußerlich an eine riesige Sternatmosphäre erinnerte, jedoch die Energie eines aktiven Kerns besaß.

Die Wissenschaftler prüften mehrere Szenarien mithilfe von Computermodellen.

Die beste Übereinstimmung mit den Beobachtungen lieferte ein Modell, bei dem die zentrale Energiequelle ein akkretierendes Schwarzes Loch darstellt, um das herum sich eine riesige und extrem dichte Gashülle befindet.

Gerade dieses Gas absorbiert und verarbeitet die Strahlung des zentralen Bereichs, wodurch das gesamte Objekt fast wie ein einziger riesiger Stern erscheint.

Dabei geht es nicht darum, dass der Ereignishorizont des Schwarzen Lochs die Ausmaße des Sonnensystems erreicht. Riesig ist vielmehr der es umgebende Gaskokon.

Berechnungen zeigen, dass sich das das Schwarze Loch umgebende Gas über Dutzende astronomischer Einheiten erstrecken könnte.

Eine astronomische Einheit entspricht der Entfernung von der Erde zur Sonne. Zum Vergleich: Die durchschnittliche Entfernung von der Sonne zu Pluto beträgt etwa 40 astronomische Einheiten.

Das heißt, äußerlich könnte ein solches System tatsächlich Ausmaße gehabt haben, die mit denen des Sonnensystems vergleichbar sind.

Dabei könnte das zentrale Schwarze Loch den Modellen zufolge eine Masse in der Größenordnung von einer Million oder mehr Sonnenmassen gehabt haben. Eine genaue Schätzung bleibt ungewiss, da dichter Gas die spektralen Merkmale, die üblicherweise zur Messung der Masse von Schwarzen Löchern herangezogen werden, erheblich verzerren kann.

Normalerweise wird die sehr rote Farbe einer weit entfernten Quelle mit Staub in Verbindung gebracht, der kurzwelligere Strahlung absorbiert.

Für MoM-BH*-1 haben die Wissenschaftler jedoch eine andere Erklärung vorgeschlagen.

Das Schwarze Loch könnte von einer so dichten Wasserstoffschicht umgeben sein, dass das Gas selbst nahezu undurchsichtig wird und das austretende Spektrum verändert.

Somit erscheint das Objekt nicht unbedingt aufgrund einer enormen Menge an kosmischem Staub rot – eine riesige Wasserstoffhülle könnte dabei eine wesentliche Rolle spielen.

Diese Entdeckung könnte weit über ein einzelnes ungewöhnliches Objekt hinaus von Bedeutung sein.

Seit dem Start des JWST entdecken Astronomen im frühen Universum regelmäßig sogenannte „little red dots“ – „kleine rote Punkte“. Diese sind kompakt, sehr hell und im jungen Universum zahlreich vorhanden, verschwinden jedoch in späteren Epochen fast vollständig.

Was sich genau im Inneren dieser Objekte befindet, ist unter Wissenschaftlern weiterhin umstritten.

Die Autoren der neuen Studie vermuten, dass zumindest ein Teil der roten Punkte MoM-BH*-1 ähneln könnte – junge Schwarze Löcher, die buchstäblich in dichten Gashüllen verborgen sind.

Sollte sich diese Hypothese bestätigen, würde sie dazu beitragen zu verstehen, wie Schwarze Löcher in den ersten hundert Millionen Jahren nach dem Urknall so schnell wachsen konnten.

Trotz des eindrucksvollen Namens „Stern mit einem Schwarzen Loch“ ist die Interpretation von MoM-BH*-1 bislang noch nicht endgültig bewiesen.

Die Forscher weisen selbst darauf hin, dass das verwendete Modell vereinfacht ist. Es zeigt, dass ein System aus einem akkretierenden Schwarzen Loch und einem dichten Gaskokon das ungewöhnliche Spektrum des Objekts erklären kann, schließt jedoch nicht alle möglichen Alternativen aus.

Daher ist es zutreffender, MoM-BH*-1 als aussichtsreichen Kandidaten für einen neuen Typ astrophysikalischer Quellen zu betrachten und nicht als endgültig etablierte neue Klasse von Himmelskörpern.

Warum dies wichtig ist

Bereits in den ersten hundert Millionen Jahren des Bestehens des Universums gab es erstaunlich massereiche Schwarze Löcher. Für Astronomen ist es seit langem schwer zu erklären, wie diese so schnell wachsen konnten.

„Sterne mit Schwarzen Löchern“ könnten eine der fehlenden Phasen dieses Prozesses aufzeigen: Ein junges Schwarzes Loch ist von riesigen Vorräten an dichtem Gas umgeben, nimmt aktiv Materie auf und nimmt rasch an Masse zu.

Sollten sich ähnliche Objekte unter den rätselhaften roten Punkten des JWST tatsächlich als weit verbreitet erweisen, müssten Astronomen ihr Bild von der Entstehung und dem Wachstum der ersten Schwarzen Löcher grundlegend überdenken.

Quelle

Studie: Rohan Naidu et al. Ein von Gas umhülltes und durch Gas gerötetes Schwarzes Loch in der kosmischen Morgendämmerung

Zeitschrift: Nature, 2026.