Erstes enges Paar supermassereicher Schwarzer Löcher entdeckt – astronomische Sensation mit Countdown

Extrem massereiche Schwarze Löcher zählen zu den rätselhaftesten Objekten des Universums. Sie sitzen im Zentrum nahezu jeder großen Galaxie und erreichen Millionen bis Milliarden Sonnenmassen. Doch Wissenschaftler haben sich lange gefragt, wie die riesigen Objekte eigentlich so schnell entstehen konnten.

Neueste Beobachtungen könnten das nun erklären. Ein Forschungsteam vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn hat ein enges Paar solcher Giganten entdeckt, das offenbar kurz vor der Verschmelzung steht. Das System befindet sich im Zentrum der Galaxie Markarian 501 im Sternbild Herkules.

Kosmischen Giganten auf der Spur

Die gängige Theorie besagt, dass supermassereiche Schwarze Löcher nicht allein durch das Einsammeln von Materie, insbesondere von Gas, entstehen können. Der Vorgang an sich wäre viel zu langsam, um die enormen Massen zu erklären. Stattdessen müssen sie eigentlich mit anderen Schwarzen Löchern verschmelzen.

Solche Verschmelzungen gelten als natürlicher Vorgang der Galaxienentwicklung. Denn wenn Galaxien kollidieren, geraten auch ihre zentralen Schwarzen Löcher in einen gravitativen Tanz, der schließlich damit endet, dass beide ineinander aufgehen. Bisher hatte jedoch ein konkreter Nachweis für ein enges Paar kurz vor diesem finalen Stadium gefehlt. Genau hier setzt nun die neue Studie an.

Verräterische Jets

Im Zentrum von Markarian 501 wird ein gewaltiger Teilchenstrahl, ein sogenannter Jet, ins All geschleudert. Solche Jets entstehen, wenn Materie in die Nähe eines Schwarzen Lochs gerät und dabei extrem beschleunigt wird. Die Forschenden haben nun Radiobeobachtungen aus rund 23 Jahre ausgewertet und dabei entdeckt, dass neben dem bekannten Jet auch ein zweiter auftauchte.

Die beiden Jets liefern den entscheidenden Hinweis auf ein Doppel-System: Während einer direkt auf die Erde gerichtet ist und daher besonders hell erscheint, zeigt der zweite in eine andere Richtung, weswegen er lange verborgen geblieben war.

Besonders bemerkenswert sind die schnellen Veränderungen: Innerhalb weniger Wochen konnten deutliche Bewegungen beobachtet werden. Der zweite Jet scheint hinter dem größeren Schwarzen Loch zu starten und dieses zu umkreisen. „Das gesamte Jet-System ist in Bewegung“, erklärt Dr. Silke Britzen vom Bonner MPIfR. Nur ein System aus zwei Schwarzen Löchern könne das erklären, weil die Bahnebene schwankt.

Einsteinring beobachtet

Ein außergewöhnliches Ereignis wurde im Juni 2022 registriert. An diesem Tag erschien die Strahlung des zweiten Jets ringförmig, ein sogenannter Einsteinring.

Die wahrscheinlichste Erklärung ist, dass das System exakt so ausgerichtet war, dass das vordere Schwarze Loch das Licht des hinteren Jets verzerrte. Solche Beobachtungen erlauben letztlich Aussagen über die Geometrie des gesamten Systems.

Enger Tanz mit kurzer Frist

Aus den Daten konnten die Forschenden berechnen, dass sich die beiden Schwarzen Löcher etwa alle 121 Tage umkreisen. Ihr Abstand ist dabei erstaunlich gering, nämlich nur ein paar Hundert Mal größer als die Entfernung zwischen Erde und Sonne. Für Objekte mit bis zu einer Milliarde Sonnenmassen ist das extrem eng.

Direkt beobachten lässt sich die finale Annäherung jedoch nicht. Selbst modernste Instrumente sind nicht in der Lage, die beiden Schwarzen Löcher einzeln aufzulösen. Stattdessen setzen Wissenschaftler auf indirekte Signale: Beim enger werdenden Umlauf sollten Gravitationswellen entstehen – winzige Verzerrungen der Raumzeit. Die könnten dann mit sogenannten Pulsar-Timing-Arrays nachgewiesen werden.

Solche Signale wurden bereits 2023 als Hintergrundrauschen festgestellt. Systeme wie das in Markarian 501 könnten mögliche Quellen dafür sein. „Wenn Gravitationswellen nachgewiesen werden, könnten wir sogar beobachten, wie ihre Frequenz stetig ansteigt, während sich die beiden Giganten spiralförmig aufeinander zu bewegen“, sagt Co-Autor Héctor Olivares.

Erstmals gibt es also konkrete Hinweise auf ein supermassereiches Schwarzes-Loch-Paar in einem fortgeschrittenen Stadium seiner Entwicklung. Damit rückt die direkte Beobachtung eines der gewaltigsten Vorgänge im Universum in greifbare Nähe.

Quellenhinweis:

Britzen, S., et al. (2026): Detection of a second jet within the nuclear core of Mrk 501. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.