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
Link zur Pressemitteilung: ESA/Hubble/Webb weic2410