Schon seit einigen Jahren rätseln Astronomen über ungewöhnlich helle, rote Lichtpunkte in Aufnahmen des frühen Kosmos. Diese „Little Red Dots“ unterscheiden sich von allen bisher bekannten Objekten: Sie sind zu kompakt und hell für frühe Galaxien, zu groß für Sterne und zu rot und röntgenstrahlungsarm für aktive Schwarze Löcher. „Die einzigartige Merkmalkombination der Little Red Dots zu erklären, ist eine echte Herausforderung“, schreiben Rohan Naidu vom MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research in den USA und seine Kollegen.
Einige Astronomen vermuten, dass sich hinter diesen mysteriösen Objekten „nackte“ massereiche Schwarze Löcher verbergen, die ohne große Wirtsgalaxie herangewachsen sind. Andere Beobachtungsdaten legen nahe, dass diese heranwachsenden Schwarzen Löcher von einer dichten Staubhülle oder einem dichten Gaskokon umgeben sind, die die sonst für sie typische Röntgenstrahlung schlucken.
In dieser Aufnahme des James-Webb-Teleskops ist das neu entdeckte Objekt MoM-BH*-1 als auffallend heller roter Lichtpunkt zu erkennen. — © NASA, ESA, CSA, STScI, DAWN JWST Archive, PRIMER Survey; Rohan Naidu/University of Hawai’i
Gibt es „Black Hole Stars“?
Jetzt könnten Naidu und sein Team das Rätsel der Little Red Dots gelöst haben. Denn sie haben ein Objekt entdeckt, das einem der bisher nur theoretisch postulierten „Black Hole Stars“ verblüffend gut entspricht. Bei diesen handelt es sich um Objekte, die äußerlich einem riesenhaften Stern mit dichter Wasserstoffhülle ähneln, die aber nicht durch Kernfusion leuchten, sondern durch ein aktives massereiches Schwarzes Loch in ihrem Inneren.
Solche Zwitter aus Schwarzem Loch und Stern gelten als mögliche Erklärung für die Little Red Dots – aber auch für das ungewöhnlich schnelle Heranwachsen von frühen supermassereichen Schwarzen Löchern. Der Theorie zufolge könnten diese Schwarzen Löcher durch das hochkonzentrierte Wasserstoffgas in ihrer Umgebung mehr Materie verschlingen als normalerweise nach dem sogenannten Eddington-Limit möglich. Ob solche „Black Hole Stars“ jedoch wirklich existieren, war bisher unklar.
Nie gesehener Bruch im Spektrum
Dieser Nachweis könnte Naidu und seinem Team nun gelungen sein. Für ihre Studie hatten sie eigentlich nach frühen Galaxien in Aufnahmen des James-Webb-Weltraumteleskops gesucht. Doch dabei stießen sie auf einen besonders hellen roten Lichtpunkt aus der Zeit rund 660 Millionen Jahre nach dem Urknall. Noch ungewöhnlicher war das Lichtspektrum dieses Objekts. Denn die helle Strahlung brach unterhalb einer Wellenlänge von drei bis vier Mikrometern abrupt ein und war kaum noch nachweisbar.
„Der Strahlungsfluss verringert sich in diesem Bereich um mehr als das 20-Fache“, berichten Naidu und sein Team. Astronomen bezeichnen einen solchen spektralen Abbruch als „Balmer Break“, nach den für Wasserstoff typischen Spektrallinien in diesem Wellenlängenbereich. „Der Balmer-Abbruch bei diesem Objekt ist der tiefste, den wir jemals gesehen haben“, erklären die Astronomen.
Das Spektrum von MoM-BH*-1 zeigt einen starken Balmer Break: Am Übergang zu kürzeren Wellenlängen fällt die Strahlung abrupt ab. — © NASA, ESA, CSA, STScI, DAWN JWST Archive, HST CALSPEC, MirageOrMiracle; Rohan Naidu/University of Hawai’i
Rätselhaft auch: Im Lichtspektrum dieses Little Red Dot zeigten sich kaum Signaturen von Elementen schwerer als Wasserstoff und Helium, was auf eine sehr ursprüngliche, nahezu staubfreie Umgebung hindeutet. „Dieses Objekt ist in mehrfacher Hinsicht einzigartig“, sagt Naidu.
Schwarzes Loch mit Wasserstoffhülle
Wie ist dies zu erklären? „Anfangs haben wir uns gefragt, ob wir hier eine neue Art der stellaren Gashülle sehen – nur in riesenhaftem Maßstab“, sagt Naidu. Aber das MoM-BH*-1 getaufte Objekt ist so groß wie das gesamte Sonnensystem und setzt 100 Milliarden Mal mehr Energie frei als ein Stern. Auch der extreme Balmer-Abbruch im Spektrum passt nicht zu einem Stern, wie die Astronomen erklären. Stattdessen deuten die spektralen Merkmale darauf hin, dass diese Strahlenquelle von dichtem Wasserstoffgas umgeben sein muss – das Team errechnete eine Dichte von mindestens einer Milliarde Atome pro Kubikzentimeter.
Mithilfe von astrophysikalischen Modellen versuchten die Astronomen daraufhin, den möglichen Aufbau von MoM-BH*-1 zu rekonstruieren. Dafür modellierten sie ein aktives Schwarzes Loch als Strahlungsquelle und einen dichten Gaskokon. „Wir wollten wissen: Kann man die tiefrote Färbung des Objekts allein durch Wasserstoff erzeugen, ohne jeden Staub“, sagt Naidus Kollege Robert Simcoe. „Zu unserer Überraschung zeigte sich: Ja, das geht, wenn die Wasserstoffhülle extrem dicht ist und eher der Oberfläche eines überdimensionierten Sterns ähnelt.“
Eine solche dicke, dichte Gashülle würde die kurzwellige Strahlung aus dem Inneren fast vollständig absorbieren und nur noch rötliche, langwellige Strahlung durchlassen. Das Ergebnis wäre eine rötliche Färbung und der bei MoM-BH*-1 beobachtete starke Balmer-Abbruch.
Vergleich von Stern, einem aktiven Schwarzen Loch mit Akkretionsscheibe und einem „Black Hole Star“. Letzterer hat eine Wasserstoffhülle wie ein Sterns, ist aber 100.000-mal größer und enthält ein aktives Schwarzes Loch. — © Rohan Naidu/ University of Hawai’i
MoM-BH*-1 ist erster Black Hole Star
Nach Ansicht der Astronomen sprechen diese Resultate dafür, dass MoM-BH*-1 einer der bisher nur theoretisch postulierten Schwarzes-Loch-Sterne ist. „Unser Bild von diesem Objekt wird immer klarer“, sagt Naidu. „Wir vermuten, dass sein zentrales rund 100.000-mal massereicher ist als unsere Sonne. Und um dieses Schwarze Loch herum liegt die dicke Gashülle, die es aussehen lässt wie ein Stern von der Größe des Sonnensystems.“
Dieser Nachweis könnte bedeuten, dass auch andere Little Red Dots solche Black Hole Stars sind. Das Spektrum von MoM-BH*-1 könnte nun als Referenz dienen, um dies zu überprüfen, wie die Astronomen erklären. Tatsächlich könnte ein Team um Co-Autor Jorryt Matthee vom Institute of Science and Technology Austria (ISTA) bereits einen weiteren Vertreter dieser Zwitter aus Schwarzem Loch und Sternenhülle entdeckt haben. „Das sind unglaublich spannende Zeiten“, sagt Matthee.
Quelle: Rohan Naidu (MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Cambridge, USA) et al., Nature, 2026; doi: 10.1038/s41586-026-10846-4
