Webb-Teleskop liefert bislang stärkste Hinweise auf „black hole stars“

Das komplexe Rätsel um die sogenannten „kleinen roten Punkte“ hat sich seit ihrer Entdeckung durch das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA im Jahr 2022 weiter vervollständigt. Nun hilft das Spektrum eines bestimmten kleinen roten Punktes dabei, viele der Puzzleteile miteinander zu verbinden.
Eine Pressemitteilung der National Aeronautics and Space Administration NASA.

Quelle: NASA Webb Mission Team, 10. Juni 2026

Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Vasily Kokorev von der University of Texas at Austin hat den betreffenden Glückstreffer identifiziert: GLIMPSE-17775. Durch die sorgfältige Analyse des von Webb erfassten Spektrums des Punktes – das bislang tiefste Spektrum eines kleinen roten Punktes – hat das Forschungsteam mehrere Indizien identifiziert, die alle die Interpretation stützen, dass GLIMPSE-17775 ein supermassives Schwarzes Loch ist, das von einem dichten Kokon aus teilweise ionisiertem Gas umhüllt ist – ein Modell, das als BH*-Szenario (Black Hole Star) bezeichnet wird. Ein Artikel, der die Ergebnisse beschreibt, wurde heute in The Astrophysical Journal veröffentlicht.

„Ich glaube, ein Teil der wissenschaftlichen Gemeinschaft tendiert zu einer einheitlichen Sichtweise – nämlich dass sich die kleinen roten Punkte durch Modelle von Schwarzen Löchern erklären lassen. Aber bei keinem der bisherigen kleinen roten Punkte lagen alle Beweise an einem Ort vor“, sagte Kokorev, der Hauptautor der Studie. „Bei GLIMPSE-17775 können wir diese Modelle überprüfen, da das Spektrum dieser Quelle so tief und beeindruckend ist.“

Abell S1063 mit Ausschnitt von GLIMPSE-17775 (NIRCam-Aufnahme)

Zusammenfügen der Puzzleteile

Kurz nachdem Webb seinen wissenschaftlichen Betrieb aufgenommen hatte, entdeckte er eine neue, mysteriöse Art von Objekten im sehr frühen Universum – zahlreiche rote Objekte, die etwa 600 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden waren. Wissenschaftler haben verschiedene Erklärungen für diese kleinen roten Punkte untersucht, darunter auch das Szenario der „Black-Hole-Stars“.

Eine Reihe glücklicher Umstände führte zu diesem neuen, detaillierten Spektrum eines kleinen roten Punktes. Der kleine rote Punkt, der später als GLIMPSE-17775 bekannt wurde, war glücklicherweise Teil von Webbs Bildgebungs- und Spektroskopiearbeiten für ein Projekt, das nach Population-III-Sternen und schwachen Galaxien im Galaxienhaufen Abell S1063 suchte. Dieser kleine rote Punkt ist weiter entfernt als der Galaxienhaufen und wird durch Gravitationslinsen vergrößert. (GLIMPSE-17775 hat eine kosmologische Rotverschiebung von 3,5, was bedeutet, dass er etwa 1,8 Milliarden Jahre nach dem Urknall existierte.)

Während Webb ein 30-stündiges Spektrum des kleinen roten Flecks lieferte, entsprach der Effekt der Gravitationslinsenwirkung einer Teleskopbeobachtungszeit von 80 Stunden. Diese Kombination aus Webbs Infrarotempfindlichkeit und der „Lupe“ der Natur verstärkte die Detailgenauigkeit, die aus GLIMPSE-17775 gewonnen werden konnte. Das Ergebnis waren mehr als 40 Spektrallinien von dieser kleinen, roten Quelle – das bislang detaillierteste Spektrum dieses kleinen roten Punktes.

„Als wir das Spektrum zum ersten Mal sahen, war es, als lägen alle Teile eines Puzzles auf dem Boden verstreut“, sagte Kokorev. „Wir nahmen jedes Puzzleteil in die Hand, maßen die Linien und begannen, die verschiedenen Teile zu einem Mosaik zusammenzusetzen. Vielleicht sahen einige Teile zunächst nach nichts aus, aber dann fügten sich ein paar von ihnen zusammen, und wir erkannten, dass da etwas war.“

Die von Webb gesammelten spektroskopischen Daten liefern zahlreiche Belege für die Interpretation, dass der kleine rote Punkt GLIMPSE-17775 ein „Black Hole Star“ ist: ein schnell akkretierendes oder wachsendes Schwarzes Loch, das von einem dichten Gaskokon umhüllt ist, der das aus der Nähe des Schwarzen Lochs ausgestrahlte Licht umwandelt und die im Spektrum beobachteten Merkmale erzeugt.

Hinweise auf einen „Black Hole Star“

Eine Reihe von Indizien

Unter den mehr als 40 Spektrallinien, die das Team im Spektrum von GLIMPSE-17775 nachweisen konnte, befanden sich verschiedene unabhängige Indikatoren, die alle mit dem BH*-Szenario übereinstimmen. So stellte das Team beispielsweise fest, dass viele der Spektrallinien, wie etwa die von Wasserstoff, Sauerstoff und Helium, nicht in ein einfaches Modell einer rotierenden Gaswolke passen. Stattdessen beinhaltet das am besten passende Modell einen als Elektronenstreuung bekannten Verbreiterungseffekt – ein eindeutiges Anzeichen dafür, dass diese Quelle von einem dichten, geschichteten Gaskokon umhüllt ist.

Die Stärke und die Verhältnisse bestimmter Linien zueinander, insbesondere der 16 Eisenlinien, die das bilden, was das Team als „Eisenwald“ bezeichnet hat, sowie bestimmter Sauerstofflinien, erfordern eine hochenergetische Quelle, um sie zu erzeugen, wie beispielsweise ein schnell akkretierendes Schwarzes Loch. Darüber hinaus stellten die Astronomen die Fluoreszenz und Absorption von Helium im Spektrum fest, die beide für sich genommen darauf hindeuten, dass ein dichtes Medium eine leistungsstarke Quelle umhüllt.

Das BH*-Szenario passt nicht nur zu GLIMPSE-17775, sondern erklärt auch, warum die meisten kleinen roten Punkte im Röntgenlicht schwach leuchten, da eine solche Strahlung wahrscheinlich vom dichten Gaskokon absorbiert wird.

Ein fehlendes Element im Puzzle von GLIMPSE-17775 ist der Teil des Spektrums, der einen sogenannten Balmer-Break offenbaren würde – also eine starke Absenkung im emittierten Licht, die ein charakteristisches Merkmal der kleinen roten Punkte ist. Um ein umfassenderes Verständnis dieses kleinen roten Punktes zu erlangen, bezog das Team Zusatzdaten aus zwei Beobachtungsprogrammen ein, die das Hubble-Weltraumteleskop der NASA nutzten: die Programme Frontier Fields und BUFFALO (Beyond Ultra-deep Frontier Fields And Legacy Observations).

Die Daten von Webb und Hubble tragen gemeinsam dazu bei, zu erklären, warum der „Balmer Break“ schwächer ist als bei anderen „Little Red Dots“ üblich: GLIMPSE-17775 wird von einer riesigen Wirtsgalaxie umgeben. Auch wenn die Wirtsgalaxie eines „Little Red Dot“ bisher in dieser Größenordnung noch nicht häufig beobachtet wurde, steht dies nicht im Widerspruch zum Modell des dichten Gaskokons. Das „Black Hole Star“-Modell der „Little Red Dots“ führt das überschüssige blaue Licht auf Sterne in der Wirtsgalaxie zurück.

Als Webb erstmals kleine rote Punkte entdeckte, dachten einige Forscher, diese Objekte hätten die „Kosmologie auf den Kopf gestellt“, da sie sich nicht sicher waren, wie Galaxien im frühen Universum so schnell so groß werden konnten, um all dieses Licht zu erklären, das von ihren Sternen stammt. Das Team ist jedoch der Ansicht, dass das Puzzleteil GLIMPSE-17775 gut in den bestehenden Rahmen der Entwicklungsgeschichte des Universums passt, da die Massen der Schwarzen Löcher nicht so hoch sein müssen, um die breiten Emissionslinien zu erklären.

„Alles passt zusammen, nichts ist fehlerhaft, und ich glaube, das macht das Puzzle, das unser Universum darstellt, noch spannender“, sagte Kokorev. „Mit Blick auf die Zukunft freue ich mich darauf, noch tiefer einzutauchen und herauszufinden, was die zentralen Antriebe dieser kleinen roten Punkte antreibt. Wir gehen zwar davon aus, dass es sich um ein Schwarzes Loch handelt, doch es werden auch einige andere interessante Theorien vorgeschlagen, was sehr spannend ist. Vielleicht haben wir in ein oder zwei Jahren die endgültige Antwort darauf, was diese Quellen antreibt.“

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Observatorium für Weltraumwissenschaft. Webb löst Rätsel in unserem Sonnensystem, blickt darüber hinaus auf ferne Welten um andere Sterne und erforscht die geheimnisvollen Strukturen und Ursprünge unseres Universums sowie unseren Platz darin. Webb ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA mit ihren Partnern, der ESA und der CSA.

Um mehr über Webb zu erfahren, besuchen Sie: https://science.nasa.gov/webb

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