Roman Space Telescope kann entfernte Schwarze Löcher durch Sternzerreißungen sichtbar machen

USA: Roman Space Telescope kann entfernte Schwarze Löcher durch Sternzerreißungen sichtbar machen

Kerninformationen

Wissenschaftler haben prognostiziert, dass das NASA‑Projekt Nancy Grace Roman Space Telescope, das für den 30. August 2026 geplant ist, jährlich bis zu 100 Tidal‑Disruption‑Events (TDEs) in Entfernungen von acht bis elf Milliarden Lichtjahren nachweisen kann. Diese Ereignisse ermöglichen die Beobachtung von supermassiven Schwarzen Löchern in einer frühen Phase des Universums.

Tidal‑Disruption‑Events

Bei einem TDE wird ein Stern von einem relativ leichten supermassiven Schwarzen Loch zerrissen; das dabei entstehende Leuchtfeuer kann die gesamte Lichtkraft seiner Heimatgalaxie übertreffen und so über große kosmische Distanzen sichtbar werden. Die Beobachtung solcher Leuchterscheinungen liefert direkte Hinweise auf die Masse und das Umfeld junger Schwarzer Löcher.

Survey‑Design

Der High‑Latitude Time‑Domain Survey, einer der drei Kern‑Community‑Surveys des Teleskops, deckt etwa 18 Quadratgrad ab – das entspricht etwa 90 Vollmond‑Flächen – und wiederholt die Beobachtungen in regelmäßigen Intervallen. Durch diese wiederholte Abtastung können zahlreiche transiente Phänomene, darunter TDEs, systematisch erfasst werden.

Prognostizierte Ereignisrate

Modellrechnungen des Forscherteams zeigen, dass die TDE‑Rate mit zunehmender Rotverschiebung zunächst ansteigt, ein Maximum um die sogenannte „cosmic noon“‑Phase vor etwa 11–12 Milliarden Jahren erreicht und anschließend wieder abnimmt. Diese Entwicklung spiegelt die historisch steigende Sternentstehungsrate und die Häufigkeit von Galaxien‑ und Schwarze‑Loch‑Fusionen wider.

Vergleich mit anderen Observatorien

Im Vergleich zum Rubin‑Observatorium, das im sichtbaren Spektrum arbeitet und daher näher gelegene TDEs erfasst, ist das Roman‑Teleskop aufgrund seiner nah‑infraroten Empfindlichkeit optimal für stark rotverschobene Ereignisse. Das James‑Webb‑Weltraumteleskop kann ergänzend hochauflösende Spektren liefern, während das Roman‑Instrument die statistische Basis für sehr entfernte TDEs bereitstellt.

Implikationen für die Entstehung Schwarzer Löcher

Durch die Zählung von TDEs über verschiedene Rotverschiebungen lassen sich die beiden Hauptmodelle für die Entstehung supermassiver Schwarzer Löcher prüfen: das „Light‑Seed“-Modell, das von Sternen‑Endstadien mit wenigen Hundert Sonnenmassen ausgeht, und das „Heavy‑Seed“-Modell, das von direkten Kollapsen von Gaswolken mit bis zu einer Million Sonnenmassen ausgeht. Die gesammelten Daten können die relative Häufigkeit leichter Schwarzer Löcher in frühen Galaxien quantifizieren.

Expertenmeinungen

„Das Roman‑Teleskop wird die transiente Wissenschaft revolutionieren“, erklärte der leitende Autor Mitchell Karmen, ein Graduate Student der Johns Hopkins University und NSF‑Stipendiat. „Dank der hohen Empfindlichkeit können wir TDEs in größeren Entfernungen und zu früheren kosmischen Zeiten entdecken als je zuvor.“
„Durch das Zählen der TDE‑Rate als Funktion der Rotverschiebung lassen sich sinnvolle Einschränkungen für die Population von Millionen‑Solar‑Massen‑Schwarzen Löchern ableiten“, ergänzte der Mitautor Suvi Gezari, Professor für Astronomie an der University of Maryland.

Projektpartner

Das Nancy Grace Roman Space Telescope wird vom Goddard Space Flight Center in Maryland geleitet, mit Beteiligung des Jet Propulsion Laboratory, des Space Telescope Science Institute und zahlreicher Forschungseinrichtungen. Industrielle Hauptpartner sind BAE Systems, L3Harris Technologies und Teledyne Scientific & Imaging.
Dieser Bericht basiert auf Informationen von NASA, lizenziert unter Public Domain (U.S. Government Work).