170 Millionen Schwarze Löcher verborgen: Was wir über den geheimen Untergrund der Milchstraße wissen

Schwarze Löcher sind die unsichtbaren Größen im Kosmos. Solange sie keine Materie aus ihrer Umgebung verschlingen und dadurch Strahlung aussenden, entziehen sie sich praktisch jeder direkten Beobachtung. Entsprechend schwierig ist es für Astronomen, ihre tatsächliche Zahl in der Milchstraße zu bestimmen.

Ein Forschungsteam um den Astrophysiker Tom Wagg vom US-amerikanischen Flatiron Institute hat deshalb einen anderen Weg gewählt. Die Wissenschaftler rekonstruierten die Entwicklung der Milchstraße über einen Zeitraum von 13,6 Milliarden Jahren mit Computersimulationen. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass sich heute rund 170 Millionen stellare Schwarze Löcher in unserer Galaxie befinden könnten.

Eine virtuelle Milchstraße

Aus massereichen Sternen entstehen am Ende ihres Lebens Schwarze Löcher. Sobald der Fusionsbrennstoff verbraucht ist, kollabiert der Sternenkern nach einer gewaltigen Explosion unter seiner eigenen Schwerkraft zu einem Objekt, dessen Gravitation selbst Licht nicht entkommen lässt.

Da Astronomen das Universum überwiegend über elektromagnetische Strahlung erforschen, bleiben solche dunklen Objekte meist verborgen. Stimmen die Simulationen jedoch mit den beobachtbaren Eigenschaften der Milchstraße überein, lassen sich daraus auch Rückschlüsse auf ihre unsichtbaren Bestandteile ziehen.

Die Berechnungen zeigen, dass während der Geschichte der Milchstraße durchschnittlich etwa alle 80 Jahre ein neues stellares Schwarzes Loch entstanden sein müsste. Tatsächlich lag die Entstehungsrate jedoch vor Milliarden Jahren deutlich höher, als in der Galaxie wesentlich mehr Sterne geboren wurden als heute.

Schwarze Löcher verlassen ihre Geburtsregion

Trotz der enormen Gesamtzahl sind Schwarze Löcher überraschend dünn verteilt. In der Entfernung der Sonne vom galaktischen Zentrum kommt statistisch lediglich ein Schwarzes Loch auf etwa 6250 Kubikparsec – ein Raumvolumen mit einer Kantenlänge von rund 18,4 Parsec. Ein Parsec sind 3,26 Lichtjahre. Zum Vergleich: Die Milchstraße ist am Durchmesser etwa 30.000 bis 32.000 Parsec breit.

Spannend ist auch ihre Bewegung nach der Entstehung: Frühere Studien hatten bereits gezeigt, dass Schwarze Löcher oft durch asymmetrische Supernova-Explosionen eine Art Geburtskick erhalten. Dadurch werden sie mit hoher Geschwindigkeit durch die Milchstraße geschleudert.

Die neuen Simulationen bestätigen das. Doch nur in Ausnahmefällen reicht die Geschwindigkeit aus, um die Galaxie vollständig zu verlassen. Meist wandern die Objekte über Milliarden Jahre durch die Milchstraße und verteilen sich deshalb anders als die Sterne, aus denen sie hervorgegangen sind.

Nach den Berechnungen besitzt die dünne Sternscheibe der Milchstraße eine Höhe von rund 306 Parsec. Die Verteilung der Schwarzen Löcher erstreckt sich dagegen über etwa 790 Parsec. Vor allem leichtere Schwarze Löcher entfernen sich besonders weit von der galaktischen Ebene, weil sie bei ihrer Geburt stärkere Beschleunigungen erhalten.

Der Grund liegt vermutlich in den Supernovae selbst. Wird bei der Explosion besonders viel Materie ins All geschleudert, fällt weniger Material auf das entstehende Schwarze Loch zurück. Dadurch wirkt der Rückstoß stärker. Massereichere Schwarze Löcher entstehen dagegen unter größerem Materierückfall und erhalten entsprechend schwächere Kicks.

Künftige Himmelsdurchmusterungen könnten die neuen Vorhersagen überprüfen. Dann würden Astronomen nicht nur weitere Schwarze Löcher entdecken, sondern aus ihren Massen und Bewegungen auch auf die Explosionen schließen können, aus denen sie entstanden. Bestätigen sich die Simulationen, könnte der verborgene „galaktische Untergrund“ – die „Galactic Underworld“ – einen ganz neuen Zugang zur Geschichte unserer Milchstraße ermöglichen.

Artikelreferenz

Wagg, T., Breivik, K., Price-Whelan, A. M., Renzo, M., Dalcanton, J. J., & Abrams, N. S. (2026). Charting the Galactic Underworld I: Comprehensive simulations of the kinematics, rates, and demographics of Milky Way black holes.