Die Existenz supermassereicher Schwarzer Löcher im Herzen der ältesten Galaxien stellt Astronomen vor ein tiefgreifendes Rätsel. Wie konnten diese Objekte mit einer so kolossalen Masse so kurz nach dem Urknall in Erscheinung treten, obwohl die kosmische Zeitleiste dafür eigentlich zu kurz zu sein scheint?
Eine an der Universität Maynooth in Irland durchgeführte Forschung, veröffentlicht in
Nature Astronomy, bringt neue Erkenntnisse. Das Team schlägt vor, dass das frühe Universum ein viel turbulenterer Ort war als bisher angenommen, was Bedingungen schuf, die ein extrem schnelles Wachstum von Schwarzen Löchern begünstigten.
Computergeneriertes Bild, das die Entstehung kosmischer Strukturen im sehr jungen Universum zeigt.
Bildnachweis: Dr. John Regan
Zu diesem Schluss kamen die Wissenschaftler, indem sie detaillierte Computersimulationen verwendeten, um die Entwicklung der Materie um die ersten Schwarzen Löcher herum zu verfolgen. Diese Modelle zeigen, dass diese Objekte, die einige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden, ihre Masse spektakulär erhöhen konnten und in relativ kurzer Zeit das Zehntausendfache der Sonnenmasse erreichten.
Im heutigen Universum neigt die intensive Strahlung, die von der unmittelbaren Umgebung eines Schwarzen Lochs in der Akkretionsphase erzeugt wird, dazu, das umgebende Material wegzudrücken und so seine Nahrungszufuhr zu begrenzen. Im jungen Universum jedoch waren die Umgebungsdichte und -turbulenz so groß, dass dieser Rückkopplungseffekt viel weniger wirksam war, was den Schwarzen Löchern erlaubte, sich weiterhin aktiv zu ernähren.
Dieses Ergebnis verändert die Sicht auf die "Samen", aus denen Schwarze Löcher entstehen. Früher nahm man an, dass nur Schwarze Löcher mit einer sehr hohen Anfangsmasse schnell supermassereich werden konnten. Die neuen Simulationen deuten nun darauf hin, dass selbst Schwarze Löcher von bescheidenerer Größe, die aus dem Kollaps von Sternen hervorgingen, in dieser besonderen Umgebung ein außergewöhnliches Wachstum erfahren konnten.
Diese Arbeit hat Auswirkungen auf künftige Weltraummissionen. LISA, ein gemeinsames Projekt der ESA und der NASA, dessen Start für 2035 geplant ist, könnte in der Lage sein, die Gravitationswellen aufzufangen, die bei der Verschmelzung dieser jungen Schwarzen Löcher entstehen. Diese Fähigkeit würde dann eine direkte Beobachtung der Ereignisse in der kosmischen Frühzeit ermöglichen.
Quelle: Nature Astronomy