Das außerordentlich schnelle Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher im frühen Universum gibt Astronomen Rätsel auf, da aktuelle Modelle Schwierigkeiten haben, es zu erklären. Um dieses Phänomen zu verstehen, konzentriert sich ein Forschungszweig auf Zwerggalaxien, wo umherwandernde Schwarze Löcher Hinweise auf die Entstehung dieser kosmischen Kolosse bergen könnten.
Um dieser Spur nachzugehen, haben Wissenschaftler eine Jagd auf Schwarze Löcher gestartet, die weit entfernt von den Kernen von Zwerggalaxien treiben, und dabei die Weltraumteleskope Hubble und Chandra eingesetzt. Solche Objekte, wenn bestätigt, könnten möglicherweise Relikte von Schwarzen-Loch-Keimen darstellen und einen Blick auf die frühesten Stadien der Galaxienentstehung bieten.
Dreifarbenaufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops von Zwerggalaxien.
Die weißen und schwarzen Kreise haben einen Radius von 0''25 und zeigen die Position der kompakten Radioquelle an. Die gelben Kreise zeigen die Position der Röntgenstrahlendetektionen mit Radien von 0''5. Die roten Kreise zeigen die Position der SDSS-Fasern mit einem Durchmesser von 3''0.
Die IDs 26, 64, 82, 83 und 92 weisen alle optische Gegenstücke zu den beobachteten Radioquellen in allen Filtern und Röntgenstrahlendetektionen auf, die ungefähr der gleichen Position am Himmel entsprechen. Diese Untersuchung konzentrierte sich auf zwölf Zwerggalaxien, in denen zuvor aktive Kerne in Radiowellen identifiziert worden waren. Acht dieser Quellen schienen gegenüber dem galaktischen Zentrum versetzt zu sein, was auf die mögliche Präsenz von sich bewegenden Schwarzen Löchern hindeutet. Megan R. Sturm von der Montana State University erklärt, dass in weniger massereichen Galaxien Schwarze Löcher in der Peripherie entstehen und nie in den Kern wandern können.
Diese Kandidaten zu identifizieren ist jedoch nicht einfach, da ihre geringe Leuchtkraft es schwierig macht, sie von anderen Phänomenen wie Sternentstehungsausbrüchen zu unterscheiden. Beobachtungen im optischen Licht und in Röntgenstrahlen zeigten, dass eine Quelle, ID 64, tatsächlich einem versetzten aktiven Kern entsprach, der zufällig mit der Zwerggalaxie ausgerichtet war.
Bei sieben anderen Kandidaten hält das Fehlen eines optischen oder Röntgenstrahlen-Gegenstücks die Unsicherheit aufrecht. Sie könnten isolierte Schwarze Löcher beherbergen oder zu Sternhaufen gehören, die zu lichtschwach für eine Detektion sind. Das James-Webb-Weltraumteleskop könnte dank seiner überlegenen Auflösung Klarheit bringen, indem es den Ursprung dieser Radioemissionen direkt beobachtet.
Wenn ein nennenswerter Teil dieser Objekte frei umherwandert, könnten Studien, die sich ausschließlich auf galaktische Kerne konzentrieren, ihre Häufigkeit unterschätzen und so unser Bild von der Entstehung Schwarzer Löcher im Laufe der Epochen beeinträchtigen.
Die Keime Schwarzer Löcher
Die Keime Schwarzer Löcher sind hypothetische Objekte, die das schnelle Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher erklären könnten. Eingeteilt in "schwere" oder "leichte" Keime, würden sie Akkretions- und Verschmelzungsprozessen einen anfänglichen Vorteil verschaffen. Im frühen Universum sind diese Keime schwer direkt zu beobachten, aber Modelle sagen voraus, dass sie Spuren in heutigen Zwerggalaxien hinterlassen könnten.
Diese Galaxien mit ihren bescheidenen stellaren Massen haben weniger heftige Verschmelzungen erlebt als große Galaxien. Diese relative Stabilität ermöglicht es, eine Erinnerung an die Anfangsbedingungen zu bewahren. Die in ihnen gefundenen mittelschweren Schwarzen Löcher könnten daher die direkten Nachfahren dieser Keime sein.
Die Suche nach diesen Keimen trägt dazu bei, das Paradoxon der supermassereichen Schwarzen Löcher aufzuklären, die kurz nach dem Urknall auftauchten. Indem sie deren Entstehung verstehen, können Astronomen die Entwicklung kosmischer Strukturen im großen Maßstab besser modellieren und kleine Galaxien mit den Riesen verbinden, die wir heute beobachten.
Quelle: The Astrophysical Journal