Hubble findet im frühen Universum mehr Schwarze Löcher als erwartet

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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.

Hubble Deep Field
Ein neu­es Hub­ble-Deep-Field zeigt ein Bei­spiel­paar frü­her Gala­xien, wobei die spin­del­för­mi­ge Gala­xie ein akti­ves super­mas­si­ves Schwar­zes Loch besitzt, das als hel­ler wei­ßer Fleck erscheint – Cre­dit: NASA, ESA, M. Hayes (Uni­ver­si­tät Stock­holm), J. DePas­qua­le (STScI)

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

Link zur Pres­se­mit­tei­lung: ESA/Hubble/Webb weic2410

Andreas

Andreas Schnabel war bis zum Ende der Astronomie-Zeitschrift "Abenteuer Astronomie" im Jahr 2018 als Kolumnist tätig und schrieb dort über die aktuell sichtbaren Kometen. Er ist Mitglied der "Vereinigung für Sternfreunde e.V.". Neben Astronomie, betreibt der Autor des Blogs auch Fotografie und zeigt diese Bilder u.a. auf Flickr.

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