Spiralarme verraten Schwarze Löcher

Je enger die Spiralarme einer Galaxie gewickelt sind, desto massereicher ist das zentrale Schwarze Loch.

Andromeda-Galaxie
Andromeda-Galaxie

Little Rock (USA) - Wie wiegt man Schwarze Löcher in fernen Galaxien? Einfach, sagen jetzt amerikanische Astronomen: Man misst, unter welchem Winkel die Spiralarme einer Galaxie nach außen laufen. Je enger die Spiralarme gewickelt sind, desto mehr Masse enthält nämlich das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie. Zu diesem Schluss gelangen die Forscher nach der Untersuchung von 37 Spiralgalaxien, über die sie demnächst im Fachblatt "Astrophysical Journal" berichten.

Auch unsere Milchstraße und ihr Nachbar, die Andromeda-Galaxie, zählen zu den von Marc Seigar von der University of Arkansas und seinen Kollegen untersuchten Sternsystemen. Letztere zeigt mit einem Öffnungswinkel von sieben Grad die am engsten gewickelten Spiralarme und entsprechend das schwerste Schwarze Loch unter den untersuchten Systemen: Es besitzt die 200-millionenfache Masse der Sonne. In "Leichtgewichten" wie der Galaxie NGC 3938 dagegen laufen die Spiralarme unter einem Winkel von über 40 Grad nach außen. Hier bringt das zentrale Schwarze Loch gerade einmal 1800 Sonnenmassen auf die Waagschale.

Bislang konnten die Astronomen die Masse der Schwarzen Löcher nur über die Bewegung der Sterne in der Zentralregion einer Galaxie bestimmen: Je schneller sich die Sterne dort bewegen, desto größer die Masse des Schwarzen Lochs. Doch die Beobachtung einzelner Sterne ist lediglich bis in Entfernungen von einigen zehn Millionen Lichtjahren möglich. Die Spiralarme dagegen können die Astronomen noch in Entfernungen von bis zu acht Milliarden Lichtjahren erkennen.

Der Zusammenhang zwischen den Spiralarmen und der Masse der zentralen Schwarzen Löcher gibt den Forschern deshalb eine neue Möglichkeit in die Hand, die Entwicklung der Galaxien über einen langen Zeitraum zu untersuchen. Unklar ist bislang allerdings, welche physikalische Ursache sich hinter dem Zusammenhang verbirgt. Möglicherweise, so spekulieren Seigar und seine Kollegen, bestimmt die geheimnisvolle Dunkle Materie, aus der Galaxien zu rund 80 Prozent bestehen, sowohl über die Bildung der Spiralarme als auch über die Größe der Schwarzen Löcher.