E-MailSucheenglishdeutschTwitterYouTubeFacebook

Logo

 

Architekten des Universums: Wie schwarze Löcher die Entwicklung von Galaxien beeinflussen

 

„Die Ereignisse der letzten zwei Wochen haben eine neue Ära in der extragalaktischen Astrophysik eingeleitet.“ Begeistert zeigte Dr. Dominika Wylezalek zu Beginn ihres Vortrags eines der jüngst publizierten Infrarotbilder des James-Webb-Weltraumteleskops: „Sie sehen hier das tiefste und schärfste Bild des frühen Universums, das jemals aufgenommen wurde!“ Sie verwies auf Tausende von Galaxien unterschiedlicher Formen und Entfernungen. Das Bild, so die Wissenschaftlerin, sähe ohne die schwarzen Löcher in unserem Universum jedoch völlig anders aus; denn diese seien maßgeblich an der Entwicklung von Galaxien beteiligt.

Galaxien sind Ansammlungen von Sternen, Gas und Staub, die durch die Gravitation zusammengehalten werden. Unser Planet Erde ist Teil einer spiralförmigen Galaxie – der Milchstraße – mit rund 300 Milliarden Sternen und einem Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren. In ihrem galaktischen Zentrum befindet sich ein sogenanntes supermassereiches schwarzes Loch. „Schwarze Löcher sind kompakte Objekte, deren Gravitationskraft so groß ist, dass selbst Licht, das sich mit einer Geschwindigkeit von 300.000 Kilometern pro Sekunde ausbreitet, nicht entweichen kann“, erklärte Wylezalek.

Woher weiß man um die Existenz schwarzer Löcher? Bereits vor über einem Jahrhundert löste der Astronom und Physiker Karl Schwarzschild (1873-1916) erstmals die Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie – und legte damit die theoretischen Grundlagen für schwarze Löcher. Erst die Beobachtung von Sternen im Jahr 1973, die sich auf einer elliptischen Bahn bewegen, lieferte konkrete Hinweise für die Existenz eines schwarzen Lochs im Zentrum unserer Milchstraße. Mithilfe der Kepler'schen Gesetze konnte dessen Masse berechnet werden, sie entspricht etwa 4,3 Millionen Sonnenmassen.

„Durch die Vermessung von Stern- und Gasbewegungen wissen wir heute, dass fast alle massereichen Galaxien in unserem Universum schwarze Löcher in ihrem Zentrum haben“, so Wylezalek. Klar sei mittlerweile auch, dass schwarze Löcher sich mit ihren Galaxien gemeinsam entwickelten. Während seiner aktiven Wachstumsphase falle Materie in das schwarze Loch ein, wobei sehr viel Energie in Form von Strahlung freigesetzt werde. Durch diese Prozesse könnten schwarze Löcher vor allem in massereichen Galaxien die Entstehung von Sternen zum Erliegen bringen. Auch in unserer Milchstraße wäre ohne das zentrale schwarze Loch erheblich mehr Sternenmasse zu finden.

Obwohl der Name „schwarzes Loch“ etwas anderes suggeriere, zählten die aktivsten von ihnen paradoxerweise zu den hellsten Objekten im Universum; man nennt sie Quasare. Laut der Physikerin strahlen sie etwa 100 Billionen Mal so hell wie die Sonne und überstrahlen damit bei weitem das Licht der eigenen Galaxie. Die aktuellen Daten des James-Webb-Teleskops faszinieren die weltweite Wissenschaftsgemeinschaft, so auch Wylezaleks Arbeitsgruppe in Heidelberg. So gewährte die Referentin abschließend anhand realer Daten einen spannenden Einblick in ihre aktuelle Forschung.

„Mit den Daten des James-Webb-Teleskops wollen wir die Wechselwirkung zwischen schwarzen Löchern und Galaxien besser erstehen“, resümierte Wylezalek. Im Universum gebe es unterschiedliche Arten schwarzer Löcher, die wie Architekten individuellen Einfluss auf die Entwicklung von Galaxien nähmen. Die neuesten Weltraumbilder würden erstmals einen Blick in die Vergangenheit vor etwa neun bis zehn Milliarden Jahren erlauben. Damals sei das Universum im Vergleich zum heutigen Stand sehr aktiv gewesen – aus astronomischer Perspektive bewegte Zeiten! Aber auch hier gelte wie so häufig in der Wissenschaft: „Es sind noch viele Fragen offen.“

Referentin
Dr. Dominika Wylezalek studierte Physik an den Universitäten Heidelberg und Cambridge; ihre Promotion erfolgte an der Universität München. Nach Forschungstätigkeiten an der Johns Hopkins University, USA, und dem European Southern Observatory (ESO) in München leitet sie seit 2020 eine DFG Emmy Noether Forschungsgruppe im Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg.
 

Dialog im Museum
21. Juli 2022
Mercedes-Benz Museum
70372 Stuttgart

Referentin:
Dr. Dominika Wylezalek
Universität Heidelberg