CAMBRIDGE / LONDON (IT BOLTWISE) – Ein MIT-Forschungsteam schlägt eine Erklärung für die rätselhaften roten Punkte vor, die seit dem Start des James-Webb-Weltraumteleskops in Aufnahmen des frühen Universums auffallen. Die Objekte sollen demnach keine normalen Sterne oder Galaxien sein, sondern „Schwarzloch-Sterne“: Schwarzes Loch plus dichte Gashülle. Das erste identifizierte Kandidatenobjekt aus einer Zeit, als das Universum nur wenige hundert Millionen Jahre alt war, soll die Leuchtkraft der Sonne um das 100-Milliardenfache übertreffen. Eine Simulation und ein charakteristischer Balmer-Break sprechen für dieses Modell – andere Gruppen prüfen jedoch weiter alternative Ansätze.
Seit dem Start des James-Webb-Weltraumteleskops hängt ein Haken an der Beobachtung der Frühzeit: In nahezu jeder Aufnahme, die das Teleskop zur Erde zurückschickt, tauchen auffällige, leuchtend rote Punkte auf. Astronomen mussten diese Signaturen lange einordnen, weil sie in späteren kosmischen Epochen nicht „einfach weitermachen“, sondern optisch verschwinden. Berichten zufolge hat ein Team vom MIT Kavli Institute nun eine Erklärung vorgestellt, die nicht nur einzelne Messwerte in Einklang bringt, sondern auch das typische „hell im Anfang, weg später“-Muster adressiert.
Im Kern geht es um eine Hypothese neuer Art: Es könnte sich um eine bis dahin unbekannte Kategorie kosmischer Hybride handeln, sogenannte Schwarzloch-Sterne. Statt eines einzelnen Sterns wäre ein schwarzes Loch von einer gewaltigen Gashülle umgeben, die das System im Lichtbild wie einen überdimensionalen Stern erscheinen lässt. Das erste identifizierte Objekt dieser Art soll aus einer Epoche stammen, in der das Universum gerade wenige hundert Millionen Jahre alt war. Dabei wirken die Ausmaße extrem: Nach Angaben des Forschungsteams ist das Objekt so groß wie das gesamte Sonnensystem, und die abgestrahlte Energie soll die Leuchtkraft der Sonne um das 100-Milliardenfache übertreffen.
Dass ein schwarzes Loch allein diese Größenordnung plausibel macht, ist für das Team zentral, weil andere Energiequellen wie die Kernfusion in normalen Sternen nicht ausreichen dürften. Naidu vom MIT Kavli Institute betont das explizit: „Man kann das nicht mit Kernfusion betreiben, der Energiequelle, die im Kern aller Sterne steckt, die wir kennen“, erklärt er. Im gleichen Atemzug wird klar, warum gerade diese Kandidaten so schwer zu klassifizieren waren: Das beobachtete Spektrum zeigt einen besonders markanten Balmer-Break. Diese spektrale Signatur tritt normalerweise in Atmosphären älterer Sterne auf – hier aber kommt sie mit einer Tiefe daher, die nach den Worten des Forschers („Der Break, den wir in diesem Objekt beobachtet haben, ist der tiefste Break, den wir jemals beobachtet haben“) selbst innerhalb der bisherigen Beobachtungslandschaft heraussticht.
Für das Modell spricht außerdem, was die Spektren nicht zeigen: Im analysierten Licht finden sich fast keine Hinweise auf Metalle, nachgewiesen werden vor allem Wasserstoff und Helium. Genau diese Kombination aus chemischer Einfachheit und dem ausgeprägten Spektralknick passt zu einer frühen kosmischen Entwicklungsphase, in der schwere Elemente noch nicht weit verbreitet waren. Ursprünglich sind die Daten aus einer gezielten Suche entstanden: Im Rahmen der „Mirage or Miracle“-Untersuchung suchte das Team nach den frühesten Galaxien des Universums, stieß dabei aber auf einen hellen roten Punkt, dessen Lichtsignatur zunächst keiner üblichen Erklärung entsprach. Selbst die anfängliche Deutung „Staub“ als Ursache für die Rotfärbung geriet ins Wanken, weil andere Merkmale der Beobachtung nicht dazu passten.
Die Schlussfolgerung zum Aufbau des Objekts stützt sich schließlich auf Computersimulationen. Das Team kommt demnach zu dem Ergebnis, dass ein schwarzes Loch mit der 100.000-fachen Masse der Sonne im Zentrum die Messungen erklären könnte. Dabei verschlingt das schwarze Loch fortlaufend Material und setzt bei der Akkretion große Energiemengen frei. Entscheidend ist aber die dichte Wasserstoffhülle: Sie soll die Strahlung so filtern, dass das System im Lichtbild wie ein Stern wirkt, obwohl sein „Motor“ ein schwarzes Loch ist. Naidu beschreibt diese Konstellation anschaulich: „Die Gashülle sieht wie ein Stern in der Größe des Sonnensystems aus. Er ist riesig“, sagt er, und ergänzt: „Unser Bild von diesem Objekt entwickelt sich sehr schnell.“ Aus der Sicht der Modellierung ist das ein wichtiger Punkt, denn nicht die Masse allein entscheidet über die beobachtete Spektratur, sondern auch Geometrie und optische Dicke der Hülle.
Wenn das Bild stimmt, sollte es sich nicht auf ein einziges Objekt beschränken. Laut den Angaben des Forschungsteams lassen sich mehrere weitere rote Punkte in den Webb-Aufnahmen ebenfalls konsistent als Schwarzloch-Sterne interpretieren. „Jeder kleine rote Punkt ist konsistent damit, ein Schwarzloch-Stern zu sein“, wird Naidu zitiert. Das Besondere am konkreten Kandidaten MoM-BH*-1 liegt demnach darin, dass der Schwarzloch-Stern seine Wirtsgalaxie praktisch vollständig überstrahlt, sodass im Teleskoplicht „reines Licht“ des Hybrids dominiert. Für die Interpretation des frühen Universums wäre das relevant, weil es die Beobachtungslogik von „rote Punkte = irgendetwas Unbekanntes“ in ein wiederholbares physikalisches Szenario übersetzt – und damit die Tür für Systematik öffnet.
Gleichzeitig bleibt die wissenschaftliche Prüfung in vollem Gange. Bisher handelt es sich um eine Hypothese, und andere Forschungsgruppen untersuchen laut Quelle alternative Erklärungsansätze, bevor man die Schwarzloch-Sterne als feste Kategorie im frühen Kosmos verbucht. Sollte die Modellannahme sich bestätigen, könnten solche Objekte in der Frühzeit deutlich häufiger gewesen sein, als es die derzeitige Beobachtung nahelegt. Darüber hinaus rückt ein größerer Zusammenhang in den Fokus: Dann hätten diese Hybride möglicherweise eine Rolle bei der Entstehung supermassereicher Schwarzer Löcher spielen können, die heute in nahezu jeder Galaxie zu finden sind. Auch am Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA) in Garching wird dem Thema mit Hochspannung nachgegangen; dort wird ebenfalls an Fragen gearbeitet, wie so kurz nach dem Urknall so große Massen entstehen konnten.
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