Holm 15A ist die Zentralgalaxie des Haufens Abell 85 und eine der größten bekannten Galaxien: Allein ihre Sterne bringen es auf mehr als zwei Billionen Mal so viel Masse wie die Sonne. Dennoch erscheint das Zentrum von Holm 15A im Teleskop extrem diffus und lichtschwach. Erklären lässt sich dies mit den Vorgängen bei einer Kollision von Galaxien: Deren zentrale Schwarzen Löcher verschmelzen zu einem neuen und größeren Massemonster. Dabei ensteht eine auffällig lichtarme zentrale Region. Im Fall der Galaxie Holm 15A ist dieser Bereich ganz besonders diffus und lichtarm. Daher vermuteten die Astronomen, dass sich dort ein Schwarzes Loch mit einer ungewöhnlich großen Masse verbergen könnte.
Sehr groß und weit entfernt
Der Nachweis des Schwarzen Lochs war allerdings nicht leicht: Der Galaxienhaufen Abell 85, der mehr als 500 einzelne Galaxien enthält, ist nämlich 700 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Forschern des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik in Garching und der Universitäts-Sternwarte München ist es trotzdem gelungen.
"Es gibt nur wenige Dutzend direkte Bestimmungen supermassereicher schwarzer Löcher - und noch nie zuvor ist es in einer solch großen Entfernung gelungen. Aber wir hatten bereits eine Ahnung von der Größe des Schwarzen Lochs in dieser speziellen Galaxie, also haben wir es probiert." Jens Thomas, Studienleiter vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
Die Forscher sammelten am Wendelstein-Observatorium der Ludwig-Maximilians-Universität München fotometrische Daten und machten spektrale Beobachtungen mit dem MUSE-Instrument am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte. Mit diesen Daten konnten sie ein Schwarzes Loch im Zentrum von Holm 15A belegen.
Schwarzes Loch als Sternschleuder
Die Masse des Schwarzen Lochs bestimmten die Astronomen aus den Bewegungen der Sterne um den Kern der Galaxie. Das Ergebnis ist beeindruckend: Das Schwarze Loch hat 40 Milliarden Sonnenmassen und ist damit das massereichste, das die Astronomen derzeit im Universum kennen. Seine Umgebung, das Zentrum der Galaxie Holm 15A, ist hingegen extrem lichtschwach und arm an Sternen. Das ist zwar in manchen anderen elliptischen Galaxien ähnlich, aber bei Holm 15A sehr viel stärker ausgeprägt.
"Das Lichtprofil im inneren Kern nimmt zum Zentrum hin auch nicht mehr zu. Das bedeutet, dass die meisten Sterne aufgrund von Interaktionen bei vorangegangenen Verschmelzungen von Schwarzen Löchern aus dem Zentrum geschleudert worden sein müssen." Kianusch Mehrgan, Ludwig-Maximilians-Universität München
Nach gängiger Auffassung in der Astronomie entstehen diffuse Kerne in den größten elliptischen Galaxien, weil die Sterne aus dem Zentrum "herausgefegt" werden. Wenn zwei Galaxien miteinander verschmelzen, bilden deren Schwarze Löcher zuerst ein Paar, bevor sie sich schließlich ebenfalls vereinigen. Sterne auf Flugbahnen, die in die Nähe der beiden Schwarzen Löcher führen, werden durch Wechselwirkungen der Gravitation herausgeschleudert. Wenn im Zentrum der Galaxie kein Gas mehr vorhanden ist, um neue Sterne zu bilden, wird es dort immer diffuser und ärmer an Sternen.