Drei wachsende massereiche Schwarze Löcher scheinen in einer einzigen Galaxie zu koexistieren, die beobachtet wurde, als das Universum erst etwa 1,2 Milliarden Jahre alt war.
Diese als J0148-4214 bezeichnete Galaxie weist eine Rotverschiebung von 5,0167 auf. Dieser Messwert zeigt, dass ihr Licht durch die Expansion des Universums stark gedehnt wurde. Die Astronomen sehen sie daher so, wie sie sehr frĂŒh in der kosmischen Geschichte aussah. Das James-Webb-Weltraumteleskop ermöglichte es, ihr Licht prĂ€zise genug zu untersuchen, um mehrere sehr kompakte Regionen zu unterscheiden.
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Die Forschenden haben die Schwarzen Löcher nicht direkt fotografiert. Sie untersuchten das Licht, das vom Gas ausgesendet wird, das sich schnell um sie dreht, bevor es in ihr Zentrum fÀllt. Dieses Gas erzeugt unter anderem eine mit Wasserstoff verbundene Emissionslinie. Wenn sie stark verbreitert erscheint, weist dies auf hohe Geschwindigkeiten in der NÀhe eines massereichen Objekts hin, das gerade Materie aufnimmt.
Zwei dieser Regionen befinden sich im Herzen der Galaxie. Sie sind nur etwa 190 Parsec voneinander entfernt, also knapp 620 Lichtjahre. Eine dritte erscheint weiter entfernt, etwa 1,7 Kiloparsec vom Zentrum, also rund 5.500 Lichtjahre. Eine solche Anordnung liefert einen seltenen Hinweis auf das Wachstum Schwarzer Löcher in jungen Galaxien.
Die geschĂ€tzten Massen unterscheiden sich deutlich. Das gröĂte zentrale Schwarze Loch könnte etwa 80 Millionen Sonnenmassen erreichen. Sein Nachbar kĂ€me auf ungefĂ€hr 630.000 Sonnenmassen. Das dritte, auĂerhalb des Zentrums gelegene, hĂ€tte nahezu zwei Millionen Sonnenmassen. Diese Werte bleiben SchĂ€tzungen, die aus der Geschwindigkeit des Gases und seiner Leuchtkraft abgeleitet wurden.
Um die Bedeutung dieser Konfiguration zu verstehen, muss man zur Entstehung der Galaxien zurĂŒckgehen. Im jungen Universum nĂ€herten sich Galaxien hĂ€ufig einander an und verschmolzen. Ihre Schwarzen Löcher konnten dadurch im selben System zusammenkommen. Die Beobachtungen von J0148-4214 eröffnen den Blick auf eine Phase, in der mehrere dieser Objekte offenbar noch getrennt und aktiv sind.
Die Autoren untersuchten weitere mögliche ErklĂ€rungen fĂŒr die beobachteten Emissionen, darunter Supernovae, schnelle Winde oder sehr massereiche Sterne. Ihre Analyse spricht jedoch fĂŒr das Vorhandensein von drei Regionen, die von Schwarzen Löchern gespeist werden. Bei den beiden zentralen Objekten stĂ€rkt ihre geringe Entfernung die Annahme einer allmĂ€hlichen AnnĂ€herung unter dem Einfluss der Gravitation.
Nach einer SchĂ€tzung, die auf ihrer Bewegung in der Galaxie beruht, könnten die beiden zentralen Schwarzen Löcher innerhalb von weniger als 700 Millionen Jahren miteinander verschmelzen. Das dritte könnte anschlieĂend zum Zentrum gelangen, doch seine weitere Entwicklung bleibt ungewiss.
KĂŒnftige Beobachtungen mĂŒssen klĂ€ren, ob dieses System zu einer Quelle von Gravitationswellen werden kann, die von den fĂŒr die kommenden Jahrzehnte geplanten Weltraumobservatorien nachweisbar sind.