Typischerweise liegt im Zentrum jeder Galaxie ein supermassereiches Schwarzes Loch – auch in unserer Milchstraße. Das zentrale Schwarze Loch beeinflusst die Sternbildung, die Bewegungen von Gasen und die gesamte galaktische Entwicklung. Doch wie diese Schwerkraftgiganten so groß werden konnten, ist erst in Teilen geklärt. Astronomen gehen davon aus, dass Galaxienkollisionen und die daraus resultierende Verschmelzung ihrer Schwarzen Löcher eine wichtige Rolle spielten.
Indiz dafür sind Beobachtungen von kollidierenden Galaxien, in deren Zentrum zwei supermassereiche Schwarze Löcher umeinanderkreisen. Einige sind sich bereits so nah, dass sie kurz vor einer Verschmelzung stehen könnten. Auch einige wenige Fälle von Trios Schwarzer Löcher wurden bereits entdeckt, allerdings nur im lokalen Kosmos.
Drei Schwerkraftgiganten in einer Galaxie
Jetzt haben Astronomen ein solches Trio supermassereicher Schwarzer Löcher auch im frühen Kosmos entdeckt. „Dies ist der erste Nachweis von drei aktiven Schwarzen Löchern in derselben Galaxie im fernen Universum“, sagt Erstautorin Hannah Übler vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching. Aufgespürt haben sie und ihre Kollegen das galaktische Trio mithilfe des Nahinfrarot-Spektrografen (NIRSpec) des James-Webb-Weltraumteleskops.
In solchen hochauflösenden Spektralanalysen verraten sich aktive Schwarze Löcher durch eine charakteristische Region verbreiterter Emissionslinien, wie die Astronomen erklären. Die Linien werden von der Strahlung der um das Schwarze Loch rasenden Gase freigesetzt. Anhand der Merkmale dieser Spektrallinien können Astronomen Position, Größe und Masse des verursachenden Schwarzen Lochs ermitteln. Für die aktuelle Studie hatten Übler und ihr Team die 12,5 Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxie J0148-4214 ins Visier genommen.
Verteilung ionisieren Wasserstoffs in der Galaxie J0148-4214 und Positionen der drei Schwarzen Löcher (Größen nicht maßstabsgetreu). Das massereichste und das masseärmste Schwarze Loch bilden das zentrale Paar. — © Hannah Übler
Ein zentrales Duo und ein Außenseiter
Die Spektralanalysen enthüllten: Die ferne Galaxie J0148-4214 enthält nicht nur ein supermassereiches Schwarzes Loch, sondern drei. Zwei der Schwarzen Löcher umkreisen sich im Zentrum der Galaxie und sind nur rund 620 Lichtjahre voneinander entfernt. Sie liegen damit so nah beieinander, dass sie nur durch ergänzende spektrale Analysen überhaupt als zwei Objekte erkennbar wurden. Mit Massen von 80 und 0,6 Millionen Sonnenmassen sind sie zudem ein extrem ungleiches Paar. Ob sie beide vor Ort entstanden sind oder ob der kleinere Partner aus einer früheren Galaxienverschmelzung stammt, ist noch unklar, wie das Team berichtet.
Das dritte Schwarze Loch liegt nicht im Zentrum der Galaxie, sondern in ihrem Außenbereich, rund 5500 Lichtjahre vom zentralen Paar entfernt. Die Astronomen vermuten, dass dieser rund zwei Millionen Sonnenmassen schwere „Dritte im Bunde“ durch Interaktion mit dem zentralen Paar in diese Außenposition geschleudert wurde. Denkbar wäre aber auch, dass dieses Schwarze Loch gerade in die Galaxie J0148-4214 hineingezogen wird. „Das legt nahe, dass Prozesse im frühen Universum massive Schwarze Löcher effizient zusammenbringen konnten“, sagt Übler.
Zentrales Paar könnte bald verschmelzen
Nach Ansicht der Astronomen bestätigt das neu entdeckte Dreiergespann die dynamischen Prozesse im frühen Kosmos. „Die Entdeckung eines solchen Trios in einer frühen Galaxie deutet darauf hin, dass solche multiplen Schwarzen Löcher damals wahrscheinlich häufiger vorkamen“, schreiben Übler und ihre Kollegen. Co-Autor Roberto Maiolino von der University of Cambridge ergänzt: „Die Ergebnisse legen nahe, dass Verschmelzungen von Schwarzen Löchern im frühen Universum ein zusätzlicher, schneller Weg für ihr rasches Wachstum gewesen sein könnten.“
Wie sich dieses Trio Schwarzer Löcher weiterentwickeln könnte, haben die Astronomen ebenfalls untersucht. Ihrem Modell zufolge ist das zentrale Paar zwar noch nicht gravitativ aneinander gebunden. „Der geringe Abstand und die Größe des Systems legen aber nahe, dass sie schon in der Phase der dynamischen Reibung sind“, schreibt das Team. Durch diese Reibung verlieren die Schwarzen Löcher allmählich Energie und nähern sich einander immer weiter an. Sie könnten daher nach rund 550 bis 660 Millionen Jahren miteinander verschmelzen.
Der Ausreißer: Vorläufer eines „nackten“ Schwarzen Lochs?
Beim dritten Schwarzen Loch ist das zukünftige Schicksal weniger einfach zu bestimmen. Sollte es durch Wechselwirkung mit dem zentralen Paar ausgeschleudert worden sein, könnte es genug Schwung bekommen haben, um die Galaxie eines Tages ganz zu verlassen. „Dann könnte das Schwarze Loch eine kleine Menge Gas, Sterne und Dunkle Materie mit sich ziehen“, erklären Übler und ihre Kollegen. In späteren Beobachtungen würde ein solcher Ausreißer dann einem „nackten“ Schwarzen Loch ohne umgebende Galaxie ähneln.
„Diese Ergebnisse sind außerordentlich spannend“, sagt Maiolino. Denn sie liefern neue Einblicke darin, wie supermassereiche Schwarze Löcher wachsen und miteinander sowie ihren Galaxien interagieren.
Quelle: Hannah Übler (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching) et al., Astronomy & Astrophysics, 2026; doi: 10.1051/0004-6361/202557419
