Schwarze Löcher blasen Galaxien den Sternen-Nachwuchs weg

Astronomen stehen seit Jahrzehnten vor einem Rätsel: Die größten Galaxien im Universum enthalten viel weniger Sterne, als die Theorien vorhersagen. Irgendetwas muss die Sternentstehung unterdrücken. Eine mögliche Erklärung sind die supermassereichen Schwarzen Löcher in den Zentren dieser Galaxien. Schwarze Löcher sind bekannt dafür, dass ihre Schwerkraft so stark ist, dass nicht einmal Licht entkommen kann. Doch um sie herum kann sich eine heiße Scheibe aus Gas und Staub bilden – die sogenannte Akkretionsscheibe. Wenn Material in das Schwarze Loch fällt, wird es durch Reibung und Schwerkraft extrem aufgeheizt und sendet intensive Röntgenstrahlung aus. Gleichzeitig können von dieser Scheibe mächtige Winde ausgehen, die Gas aus der Galaxie hinausblasen. Da Gas der Rohstoff für neue Sterne ist, könnte dies die Sternentstehung drastisch reduzieren.

Mit dem Röntgenteleskop XRISM, das seit 2023 im All ist und eine zehnmal bessere Auflösung als seine Vorgänger bietet, haben Forscher der University of Michigan nun die Galaxie NGC 4151 untersucht. Diese liegt etwa 50 Millionen Lichtjahre entfernt und beherbergt ein besonders aktives Schwarzes Loch. Die Doktorandin Xin „Cindy“ Xiang analysierte hunderte Tage an Beobachtungsdaten und entwickelte eine neue Methode, um die stärksten Ausbrüche der Winde zu identifizieren. Sie maß nicht nur die Helligkeit der Röntgenstrahlung, sondern auch deren „Farbe“ – ob die Strahlung eher weich oder hart ist. Aus diesen Daten berechnete sie einen neuen Kennwert, den sie „Cindicity“ nannte.

Die Analyse zeigte ein überraschendes Muster: Die schnellsten und stärksten Winde traten nicht während der hellsten Röntgenausbrüche auf, sondern etwa drei Stunden später – und zwar dann, wenn die Strahlung zwar hart, aber relativ schwach war. Dies ist der erste direkte zeitliche Zusammenhang zwischen der Aktivität des Schwarzen Lochs und den ausströmenden Winden. Die Entdeckung erlaubt es Astronomen nun, ähnliche Ausbrüche auch in anderen Galaxien gezielt zu suchen. Damit rückt die Lösung des alten Rätsels um die fehlenden Sterne in riesigen Galaxien in greifbare Nähe. Die Arbeit wurde auf der Tagung der American Astronomical Society vorgestellt.