Gängiger Theorie nach wachsen supermassereiche Schwarze Löcher nach und nach heran, indem sie umliegende Sterne und Gas vertilgen. Ihre Vorläufer entstehen dabei aus den Schwarzen Löchern, die bei der Supernova-Explosion massereicher Sterne gebildet wurden. Einem weiteren Szenario zufolge tragen auch die Verschmelzungen mehrerer solcher Vorläufer zum Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher bei. Doch diese Prozesse benötigen viel Zeit, bis auf diese Weise aus einem stellaren Schwarzen Loch ein supermassereicher Gigant im Zentrum einer Galaxie wird, müssen hunderte Millionen Jahre, wahrscheinlich sogar mehrere Milliarden Jahre vergehen. Entsprechend rätselhaft ist es, warum schon im frühen Kosmos riesige Schwarze Löcher und Quasare existierten. So umfasste eines der bisher ältesten Exemplare schon rund 670 Millionen Jahre nach dem Urknall rund 1,6 Milliarden Sonnenmassen.
Aktiver Galaxienkern aus der Zeit 570 Millionen Jahre nach dem Urknall
Einer neueren Theorie zufolge könnten solche extrem massereichen frühen Objekte jedoch auch anders entstehen: durch den direkten Kollaps dichter, von der intensiven Strahlung junger Sterne angeregter Plasmawolken. Wenn diese unter ihrer eigenen Schwerkraft in sich zusammenfallen, würden daraus direkt massereiche Schwarze Löcher von zehntausenden bis einigen Millionen Sonnenmassen entstehen, so die Annahme. “Diese nach der ersten Generation der Sterne gebildeten massereichen Schwarzen Löcher könnten die Keime der beobachteten frühen Quasarpopulation gewesen sein”, erklären Rebecca Larson von der University of Texas und ihre Kollegen. Wenn dieses Szenario stimmt, dann müssten sich im frühen Universum solche “Saat-Löcher” finden lassen. Lange reichte die Auflösung der Teleskope aber nicht aus, um mehr als nur die hellsten und größten Quasare aus dieser Frühzeit des Kosmos sichtbar zu machen. An diesem Punkt kommt nun das James-Webb-Weltraumteleskop ins Spiel: Eine seiner Hauptaufgaben ist es, mehr über die Entstehung und das Wachstum früher Galaxien und ihrer Schwarzen Löcher herauszufinden. Seine hochauflösenden Infrarot-Optiken können weiter ins frühe Universum zurückblicken als jedes andere Instrument vor ihm und erstmals auch spektrale Informationen dieser frühen Objekte liefern. Schon in den ersten Monaten seiner Betriebszeit gelang es Astronomen mithilfe der Webb-Aufnahmen, zahlreiche frühe Galaxien ausfindig zu machen.
Jetzt haben Larson und ihr Team mithilfe des Webb-Teleskops ein aktives Schwarzes Loch im frühen Kosmos entdeckt, bei dem es sich um einen frühen “Keim” der späteren gigantische Quasare handeln könnte. Durch Aufnahmen und spektrale Daten aller vier optischen Instrumente des Teleskops identifizierte das Team eine Galaxie, CEERS 1019 getauft, die bereits 570 Millionen Jahre nach dem Urknall existierte. Das Spektrum der von ihrem Zentrum ausgehenden Strahlung spricht dafür, dass diese Galaxie einen aktiven Galaxienkern (AGN) besitzt – ein aktiv Materie verschlingendes massereiches Schwarzes Loch, wie die Astronomen berichten. Ihren Analysen zufolge ist dieses Schwarze Loch rund neun Millionen Sonnenmassen schwer. Damit ist es nur wenig schwerer als das zentrale Schwarze Loch der Milchstraße und weit kleiner und leichter als die bisher beobachteten frühen Quasare. “Unsere Messungen legen nahe, dass der aktive Galaxienkern in CEERS 1019 von dem masseärmsten Schwarzen Loch angetrieben wird, der bisher aus der Epoche der Reionisierung des Kosmos bekannt ist”, schreiben Larson und ihre Kollegen.
