wissenschaftliches Universum
Das Rätsel der supermassereichen Schwarzen Löcher ist gelöst
Stand: 17:15 Uhr | Lesezeit: 3 Minuten
Ein heller, sternähnlicher Quasar ist von der Wirtsgalaxie aus sichtbar
Quelle: picture alliance/Hubble Space Telescope/ESA/Hubble/dpa
Quasare sind supermassive Schwarze Löcher mit enormer Leuchtkraft. Wie sie in den frühen Tagen des Universums entstanden sind, hat die Astronomen schon immer verwirrt. Jetzt haben sie eine Erklärung gefunden. Kalte Gase spielen hier eine wichtige Rolle.
Fast eine Milliarde Jahre nach dem Urknall entzündeten sich die ersten Quasare – supermassive Schwarze Löcher in den Zentren neu entstandener Galaxien – im Weltraum. Doch wie können aus astronomischer Sicht in so kurzer Zeit so große Objekte mit bis zu einer Milliarde Sonnenmassen entstehen?
Eine Antwort auf diese Frage hat ein internationales Forscherteam mit Hilfe von Computersimulationen bereits gefunden: Kalte, turbulente Gasströme verdichten sich zu den ersten Schwarzen Löchern mit zehn- bis hunderttausend Sonnenmassen. Diese Objekte dienen dann als „Samen“ für die Entstehung supermassiver Schwarzer Löcher, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.
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Im heutigen Kosmos hat fast jede Galaxie in ihrem Zentrum ein großes Schwarzes Loch mit der millionen- bis milliardenfachen Masse unserer Sonne. Astronomen dachten ursprünglich, dass diese supermassereichen Schwarzen Löcher im Laufe der kosmischen Geschichte mehr oder weniger gleichmäßig an Masse zunehmen würden. Diese Vorstellung musste jedoch korrigiert werden, als im frühen Kosmos zahlreiche Quasare entdeckt wurden. Außerdem sind sie supermassive Schwarze Löcher, in die Materie einströmt und sich dabei erhitzt – deshalb leuchten Quasare heller als die Galaxien in ihren Zentren.
„Kosmologische Simulationen haben gezeigt, dass sich diese Quasare aus dem Einströmen von kaltem Gas bilden können“, erklärten Muhammad Latif von der Universität der Vereinigten Arabischen Emirate und seine Kollegen aus Österreich, Großbritannien und Kanada. „Aber die Prämisse dafür ist, dass es bereits Schwarze Löcher mit zehn- bis hunderttausend Sonnenmassen gibt. Bisher gibt es jedoch keine überzeugende Erklärung für ihre Entstehung.
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Ungewöhnliche Szenarien können zwar zur Bildung dieser „Keimlinge“ für supermassive Schwarze Löcher führen – aber zu selten, um die Häufigkeit von Quasaren im jungen Kosmos zu erklären.
Latif und seine Kollegen konnten mit hochauflösenden Computersimulationen bereits eine Erklärung für die Entstehung der ersten Schwarzen Löcher finden. Wie die Wissenschaftler berichten, erzeugt der Einstrom von kühlem Gas in Galaxien, die sich im jungen Kosmos bilden, starke Turbulenzen – und diese Turbulenzen verhindern, dass aus dem Gas auf normale Weise Sterne entstehen.
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Erst wenn die Masse des angesammelten kühlen Gases auf 30.000 bis 40.000 Sonnenmassen ansteigt, kollabiert die dichte Gaswolke unter ihrer eigenen Schwerkraft und bildet ein entsprechend großes Schwarzes Loch.
Dieser einfache, stabile Prozess sorgt laut Latif und seinen Kollegen dafür, dass sich dort, wo genügend Gas für die Quasarbildung vorhanden ist, zunächst ein „Keim“ bilden kann. Und dieser Prozess findet auch oft genug statt, um die Anzahl der Quasare zu erklären. „Deshalb waren die ersten Quasare eine natürliche Folge der Strukturbildung im frühen Kosmos“, sagen die Forscher, „und brauchten keine exotische, fein abgestimmte Umgebung wie bisher angenommen.“
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