Originalveröffentlichung am 23.02.2026 zu finden unter: https://science.nasa.gov/mission/webb/latestnews/

Zusammenfassung: Viele der verstreuten Teile um das „kleine rote Punkt“ Puzzle fügen sich zusammen

Seit ihrer ersten Entdeckung durch NASA’s James-Webb-Weltraumteleskop im Jahr 2022 haben Astronomen stetige Fortschritte bei der Lösung des Rätsels um diese kleinen, roten Objekte gemacht, die das frühe Universum bevölkern.

Durch die Kombination der Leistungsfähigkeit von Webb mit einem natürlichen „Teleskop“ gelang es einem Wissenschaftlerteam kürzlich, das bislang schärfste Spektrum eines solchen „kleinen roten Punkts“ zu gewinnen. Die zahlreichen Spektrallinien dieser kompakten roten Quelle – bekannt unter der Bezeichnung GLIMPSE-17775 – liefern vielfältige Hinweise, die allesamt das Szenario eines „Schwarzen Lochs mit Stern“ stützen: Bei diesen kleinen roten Punkten handelt es sich um Schwarze Löcher, die von Kokons aus heißem, dichtem Gas umhüllt sind.

Das komplexe Rätsel um die sogenannten „kleinen roten Punkte“ hat sich seit ihrer ersten Entdeckung durch NASA’s James-Webb-Weltraumteleskop im Jahr 2022 weiter geklärt. Nun hilft das Spektrum eines ganz bestimmten kleinen roten Punktes dabei, viele der Puzzleteile zusammenzufügen.

Ein Astronomenteam unter der Leitung von Vasily Kokorev an der University of Texas in Austin identifizierte das fragliche Objekt: GLIMPSE-17775. Durch die sorgfältige Analyse des mit Webb aufgenommenen Spektrums – des bislang schärfsten Spektrums eines kleinen roten Punktes – stieß das Forschungsteam auf mehrere Hinweise. Diese stützen die Interpretation, daß es sich bei GLIMPSE-17775 um ein supermassereiches Schwarzes Loch handelt, das in einen dichten Kokon aus teilweise ionisiertem Gas gehüllt ist – ein Modell, das als BH*-Szenario (Black Hole Star) bezeichnet wird. Eine wissenschaftliche Arbeit, in der diese Ergebnisse beschrieben werden, wurde heute in The Astrophysical Journal veröffentlicht.

„Ich glaube, ein Teil der wissenschaftlichen Gemeinschaft nähert sich einer einheitlichen Vorstellung an: daß sich kleine rote Punkte durch Modelle von ‚Schwarze-Loch-Sternen‘ (BH*-Modelle) erklären lassen. Doch bei keinem der bisher untersuchten kleinen roten Punkte lagen alle entsprechenden Hinweise gleichzeitig vor“, erklärte Kokorev, der Hauptautor der Studie. „Anhand von GLIMPSE-17775 können wir diese Modelle nun überprüfen, da das Spektrum dieser Quelle eine außergewöhnliche Tiefe und Qualität aufweist.“

Puzzleteile fügen sich zusammen

Kurz nachdem Webb seinen wissenschaftlichen Betrieb aufgenommen hatte, entdeckte es im sehr frühen Universum eine neue, rätselhafte Art an Objekt: zahlreiche rote Objekte, die etwa 600 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden waren. Wissenschaftler haben verschiedene Erklärungen für diese „kleinen roten Punkte“ untersucht, darunter das Szenario eines „Schwarzen Lochs mit Stern“.

Eine Reihe glücklicher Umstände ermöglichte die Aufnahme dieses neuen, detaillierten Spektrums eines kleinen roten Punktes. Das Objekt, das später als GLIMPSE-17775 bekannt werden sollte, wurde zufällig bei Bildgebungs- und Spektroskopie-Bestrebungen von Webb erfaßt – im Rahmen eines Projekts, das nach Sternen der Population III und lichtschwachen Galaxien im Galaxiencluster Abell S1063 suchte. Dieser kleine rote Punkt ist weiter entfernt als der Galaxiencluster und wird durch Gravitationslinseneffekte vergrößert dargestellt. (GLIMPSE-17775 weist eine kosmologische Rotverschiebung von 3,5 auf; dies bedeutet, daß das Objekt etwa 1,8 Milliarden Jahre nach dem Urknall existierte.)

Obwohl Webb ein 30-Stundenspektrum des kleinen roten Punktes lieferte, entsprach die Qualität dank des Gravitationslinseneffekts einer Teleskopzeit von 80 Stunden. Diese Kombination aus Webb’s Infrarotempfindlichkeit und der „natürlichen Lupe“ des Kosmos verstärkte die Detailfülle, die sich aus den Daten zu GLIMPSE-17775 gewinnen ließ. Das Ergebnis waren mehr als 40 Spektrallinien dieser kleinen roten Quelle – das bislang detaillierteste Spektrum eines solchen Objekts.

„Als wir das Spektrum zum ersten Mal sahen, war es, als lägen alle Teile eines Puzzles verstreut auf dem Boden“, sagte Kokorev. „Wir nahmen jedes Puzzleteil zur Hand, vermaßen die Linien und begannen, die verschiedenen Teile zu einem Mosaik zusammenzufügen. Manche Teile schienen zunächst bedeutungslos, doch als einige davon zusammenkamen, erkannten wir, daß sich dahinter etwas Besonderes verbarg.“

Die von Webb gewonnenen spektroskopischen Daten liefern zahlreiche Hinweise, welche die Interpretation stützen, daß es sich bei dem kleinen roten Punkt GLIMPSE-17775 um ein „Schwarz-Loch-Stern“-Objekt handelt: ein schnell akkretierendes – also wachsendes – Schwarzes Loch, das von einem dichten Kokon aus Gas umhüllt ist. Dieser Kokon bereitet das in der Nähe des Schwarzen Lochs ausgesandte Licht auf und erzeugt so die im Spektrum sichtbaren Merkmale.

Hinweise

Unter den mehr als 40 Linien, die das Team im Spektrum von GLIMPSE-17775 nachwies, befanden sich verschiedene unabhängige Indikatoren, die allesamt für das BH*-Szenario sprechen. So stellte das Team beispielsweise fest, daß viele der Spektrallinien – etwa von Wasserstoff, Sauerstoff und Helium – nicht zu einem einfachen Modell einer rotierenden Gaswolke passen. Stattdessen erfordert das am besten passende Modell einen Verbreiterungseffekt, der als Elektronenstreuung bekannt ist; dies ist ein deutliches Anzeichen dafür, daß die Quelle von einem dichten, geschichteten Gaskokon umhüllt wird.

Die Intensität und die gegenseitigen Verhältnisse bestimmter Spektrallinien – insbesondere der 16 Eisenlinien, die das vom Team als „Eisenwald“ bezeichnete Muster bilden, sowie gewisser Sauerstofflinien – setzen eine hochenergetische Quelle voraus, wie etwa ein Schwarzes Loch mit rascher Akkretion. Zudem stellten Astronomen im Spektrum Fluoreszenz und Absorption von Helium fest; beide Phänomene deuten für sich genommen darauf hin, daß eine leistungsstarke Quelle von einem dichten Medium umhüllt ist.

Das BH*-Szenario paßt nicht nur zu GLIMPSE-17775; es erklärt auch, warum die meisten „kleinen roten Punkte“ im Röntgenbereich lichtschwach erscheinen: Jegliche derartige Strahlung wird höchstwahrscheinlich von dem dichten Gaskokon absorbiert.

Ein fehlendes Puzzleteil bei GLIMPSE-17775 ist jener Spektralbereich, der den sogenannten Balmer-Sprung – einen starken Abfall im emittierten Licht als charakteristisches Merkmal dieser „kleinen roten Punkte“ – sichtbar machen würde. Um ein umfassenderes Verständnis dieses „kleinen roten Punktes“ zu gewinnen, bezog das Team zusätzliche Daten aus zwei Beobachtungsprogrammen von NASA’s Hubble-Weltraumteleskop ein: den Programmen „Frontier Fields“ und „BUFFALO“ (Beyond Ultra-deep Frontier Fields And Legacy Observations).

Die kombinierten Daten von Webb und Hubble helfen zu erklären, warum der Balmer-Sprung bei GLIMPSE-17775 schwächer ausgeprägt ist, als es bei anderen „Little Red Dots“ üblicherweise der Fall ist: GLIMPSE-17775 ist von einer riesigen Wirtsgalaxie umgeben. Auch wenn eine Wirtsgalaxie dieser Größe bei einem „Little Red Dot“ bisher selten beobachtet wurde, steht dies nicht im Widerspruch zum Modell des dichten Gaskokons. Das Modell vom ‚Schwarze-Loch-Stern‘ für kleine rote Punkte schreibt den überschüssigen Blauanteil des Lichts den Sternen der Wirtsgalaxie zu.

Als Webb erstmals die kleinen roten Punkte entdeckte, glaubten einige Forscher, diese Objekte hätten die Kosmologie „aus den Angeln gehoben“; man war sich nicht sicher, wie Galaxien im frühen Universum so schnell so groß hatten werden können, um das gesamte von ihren Sternen ausgehende Licht zu erklären. Das Team glaubt jedoch, daß sich das Puzzleteil GLIMPSE-17775 gut in das bestehende Modell der Entwicklungsgeschichte des Universums einfügt, da die Massen der Schwarzen Löcher nicht so hoch sein müssen, um die breiten Emissionslinien zu erklären.

„Alles paßt zusammen, nichts widerspricht sich, und ich denke, das macht das Rätsel unseres Universums nur noch faszinierender“, sagte Kokorev. „Ich freue mich darauf, tiefer in die Materie einzutauchen und herauszufinden, was die zentralen ‚Motoren‘ dieser kleinen roten Punkte antreibt. Wir vermuten zwar, daß es sich um ein Schwarzes Loch handelt, doch es werden auch andere interessante Theorien diskutiert – was sehr spannend ist. Vielleicht haben wir schon in ein oder zwei Jahren die endgültige Antwort darauf, was diese Quellen antreibt.“

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Observatorium für Weltraumforschung. Webb wird Rätsel in unserem Sonnensystem lösen, einen Blick auf ferne Welten um andere Sterne werfen und die geheimnisvollen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin erforschen. Webb ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA und ihrer Partner ESA (Europäische Weltraumorganisation) und CSA (Kanadische Weltraumorganisation).

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

• Fast Facts
• Objekt
• Objektname(n): Abell S1063; GLIMPSE-17775
• Objektbeschreibung: kleine rote Punkte, Schwarze-Loch-Stern
• Rektaszension: 22:48:48.19
• Deklination: -44:32:37.18
• Sternbild: Crus
• Entfernung: Etwa 4 Milliarden Lichtjahre bis zum Galaxiencluster
• Abmessung: Das Bild hat einen Durchmesser von etwa 2,1 Bogenminuten
• Daten
• Instrument: NIRCam
• Filter: F090W, F115W, F150W, F200W, F277W, F356W, F410M, F444W
• Bild
• Farbinformation: Diese Aufnahmen wurden mit dem Instrument NIRCam des Webb-Weltraumteleskops erstellt. Zur Erfassung unterschiedlicher Wellenlängenbereiche kamen mehrere Filter zum Einsatz. Die Farbgebung ergibt sich aus der Zuweisung verschiedener Farbtöne zu den einzelnen monochromatischen (Graustufen-)Bildern, die jeweils einem bestimmten Filter zugeordnet sind. In diesem Fall lauten die zugewiesenen Farben:
• Blau: F115W+F115W+F150W Grün: F200W+F277W Rot: F356W+F410M+ F444W

Über das Bild: Der kleine rote Punkt, der später als GLIMPSE-17775 bekannt werden sollte, befand sich glücklicherweise im Sichtfeld des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA, als dieses den Galaxiencluster Abell S1063 für ein anderes wissenschaftliches Vorhaben beobachtete. GLIMPSE-17775 liegt hinter dem Galaxiencluster und weist eine kosmologische Rotverschiebung von 3,5 auf; dies bedeutet, daß das Objekt bereits etwa 1,8 Milliarden Jahre nach dem Urknall existierte.

Da Galaxiencluster wie Abell S1063 zu den massereichsten Objekten im Universum gehören, kann das Licht weiter entfernter Objekte auf seinem Weg zum Teleskop verzerrt werden. Dieser Effekt ist als Gravitationslinseneffekt bekannt. Die Kombination aus 30 Stunden Beobachtungszeit mit dem Webb-Teleskop und dem Gravitationslinseneffekt ermöglichte es Wissenschaftlern, das bislang tiefste Spektrum eines „kleinen roten Punktes“ zu gewinnen. Das Ergebnis: Der bislang stärkste Hinweis auf einen heißen, dichten Kokon aus Gas, der als „Schwarze-Loch-Stern“ bezeichnet wird.

Hinweise auf einen „Schwarze-Loch-Stern“

Über das Bild: Die spektroskopischen Daten des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA zu dem kleinen roten Punkt GLIMPSE-17775 enthalten mehr als 40 Spektrallinien. Das Spektrum liefert mehrere unabhängige Hinweise, die die Theorie stützen, daß es sich bei diesem Objekt um einen „Schwarze-Loch-Stern“ handelt: Ein schnell akkretierendes – also wachsendes – Schwarzes Loch, das von einem heißen, dichten Gaskokon umhüllt ist. Diese geschichtete, schalenartige Umgebung wandelt das in der Nähe des Schwarzen Lochs ausgesandte Licht um und erzeugt so die im Spektrum sichtbaren Merkmale.

Wissenschaftler stellten beispielsweise fest, daß viele der Spektrallinien – etwa von Wasserstoff, Sauerstoff und Helium – nicht zu einem einfachen Modell einer rotierenden Gaswolke passen. Das am besten passende Modell berücksichtigt einen Verbreiterungseffekt, der als Elektronenstreuung bekannt ist; dies ist ein deutliches Anzeichen dafür, daß die Quelle von einem dichten, geschichteten Gaskokon umhüllt wird.