Hubble findet im frühen Universum mehr Schwarze Löcher als erwartet

Mit Hil­fe des NASA/E­SA-Welt­raum­te­le­skops Hub­ble hat ein inter­na­tio­na­les For­scher­team unter der Lei­tung von Wis­sen­schaft­lern der Abtei­lung für Astro­no­mie der Uni­ver­si­tät Stock­holm mehr Schwar­ze Löcher im frü­hen Uni­ver­sum gefun­den als bis­her bekannt war. Das neue Ergeb­nis kann Wis­sen­schaft­lern hel­fen zu ver­ste­hen, wie super­mas­se­rei­che Schwar­ze Löcher ent­stan­den sind.

Die Wis­sen­schaft­ler haben der­zeit kein voll­stän­di­ges Bild davon, wie die ers­ten Schwar­zen Löcher kurz nach dem Urknall ent­stan­den sind. Es ist bekannt, dass super­mas­se­rei­che Schwar­ze Löcher, die mehr als eine Mil­li­ar­de Son­nen wie­gen kön­nen, weni­ger als eine Mil­li­ar­de Jah­re nach dem Urknall im Zen­trum meh­re­rer Gala­xien existieren.

„Vie­le die­ser Objek­te schei­nen mas­se­rei­cher zu sein, als wir zu so frü­hen Zei­ten ursprüng­lich ange­nom­men hat­ten – ent­we­der sind sie sehr mas­siv ent­stan­den oder sie sind extrem schnell gewach­sen“, sag­te Ali­ce Young, Dok­to­ran­din an der Uni­ver­si­tät Stock­holm und Mit­au­torin des Buches Stu­die ver­öf­fent­licht in The Astro­phy­si­cal Jour­nal Let­ters .

Schwar­ze Löcher spie­len eine wich­ti­ge Rol­le im Lebens­zy­klus aller Gala­xien, doch es gibt gro­ße Unsi­cher­hei­ten in unse­rem Ver­ständ­nis dar­über, wie sich Gala­xien ent­wi­ckeln. Um ein voll­stän­di­ges Bild des Zusam­men­hangs zwi­schen Gala­xien und der Ent­wick­lung von Schwar­zen Löchern zu erhal­ten, unter­such­ten die For­scher mit­hil­fe von Hub­ble, wie vie­le Schwar­ze Löcher in einer Popu­la­ti­on schwa­cher Gala­xien exis­tier­ten, als das Uni­ver­sum nur weni­ge Pro­zent sei­nes heu­ti­gen Alters hatte.

Ers­te Beob­ach­tun­gen der Unter­su­chungs­re­gi­on wur­den eini­ge Jah­re spä­ter von Hub­ble erneut foto­gra­fiert. Dies ermög­lich­te es dem Team, Schwan­kun­gen in der Hel­lig­keit der Gala­xien zu mes­sen. Die­se Varia­tio­nen sind ein ver­rä­te­ri­sches Zei­chen für Schwar­ze Löcher. Das Team iden­ti­fi­zier­te mehr Schwar­ze Löcher als mit ande­ren Metho­den zuvor.

Die neu­en Beob­ach­tungs­er­geb­nis­se deu­ten dar­auf hin, dass eini­ge Schwar­ze Löcher wahr­schein­lich durch den Kol­laps mas­se­rei­cher, ursprüng­li­cher Ster­ne in den ers­ten Mil­li­ar­den Jah­ren der kos­mi­schen Zeit ent­stan­den sind. Die­se Art von Ster­nen kann nur zu sehr frü­hen Zei­ten im Uni­ver­sum exis­tie­ren, da spä­te­re Gene­ra­tio­nen von Ster­nen durch die Über­res­te von Ster­nen, die bereits gelebt haben und gestor­ben sind, ver­un­rei­nigt wer­den. Ande­re Alter­na­ti­ven für die Ent­ste­hung von Schwar­zen Löchern sind kol­la­bie­ren­de Gas­wol­ken, die Ver­schmel­zung von Ster­nen in mas­si­ven Hau­fen und „pri­mor­dia­le“ Schwar­ze Löcher, die (durch phy­si­ka­lisch spe­ku­la­ti­ve Mecha­nis­men) in den ers­ten Sekun­den nach dem Urknall ent­stan­den. Mit die­sen neu­en Infor­ma­tio­nen über die Ent­ste­hung von Schwar­zen Löchern kön­nen genaue­re Model­le der Gala­xien­bil­dung erstellt werden.

„Der Ent­ste­hungs­me­cha­nis­mus frü­her Schwar­zer Löcher ist ein wich­ti­ger Teil des Rät­sels der Gala­xien­ent­wick­lung“, sag­te Matthew Hayes vom Insti­tut für Astro­no­mie der Uni­ver­si­tät Stock­holm und Haupt­au­tor der Stu­die. „Zusam­men mit Model­len für das Wachs­tum von Schwar­zen Löchern kön­nen Berech­nun­gen zur Gala­xien­ent­wick­lung nun auf eine phy­si­ka­lisch moti­vier­te­re Grund­la­ge gestellt wer­den, mit einem genau­en Sche­ma dafür, wie Schwar­ze Löcher aus kol­la­bie­ren­den mas­se­rei­chen Ster­nen ent­stan­den sind.“

Astro­no­men füh­ren außer­dem Beob­ach­tun­gen mit dem James-Webb-Welt­raum­te­le­skop der NASA/ESA/CSA durch, um nach galak­ti­schen Schwar­zen Löchern zu suchen, die sich kurz nach dem Urknall gebil­det haben, um zu ver­ste­hen, wie mas­siv sie waren und wo sie sich befanden.

Hintergrundinformationen

Das Hub­ble-Welt­raum­te­le­skop ist ein Pro­jekt der inter­na­tio­na­len Zusam­men­ar­beit zwi­schen ESA und NASA.

Bild­quel­le: NASA, ESA, M. Hayes (Uni­ver­si­tät Stock­holm), J. DePas­qua­le (STScI)

Links

• Ver­öf­fent­li­chung auf der STScI-Website
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Link zur Pres­se­mit­tei­lung: ESA/Hubble/Webb weic2410