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WELTRAUMTELESKOPE
Keim eines supermassereichen Schwarzen Lochs
von Stefan Deiters
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25. Mai 2016

In praktisch jedem Galaxienzentrum vermuten Astronomen ein supermassereiches Schwarzes Loch. Bislang ist aber ungeklärt, wie diese extrem massereichen Objekte entstanden sind, die die Entwicklung ihrer Wirtsgalaxie entscheidend beeinflussen. Eine Entdeckung der Weltraumteleskope Hubble, Chandra und Spitzer im jungen Universum lieferte nun einen Hinweis.

Schwarzes Loch

So stellen sich Astronomen den Keim eines supermassereichen Schwarzen Lochs im jungen Universum vor. Bild: NASA / CXC / M. Weiss [Großansicht]

Im Zentrum praktisch jeder Galaxie, auch im Zentrum unserer Milchstraße, befindet sich ein supermassereiches Schwarzes Loch. Diese Objekte erreichen die millionen- bis milliardenfache Masse unserer Sonne und dürften die Entwicklung ihrer Wirtsgalaxie nicht unerheblich beeinflusst haben und vielleicht noch immer beeinflussen.

Schwarze Löcher kommen im Wesentlichen in zwei Größenklassen vor: Die sogenannten stellaren Schwarzen Löcher bleiben zurück, wenn massereiche Sterne am Ende ihrer Entwicklung als Supernova explodieren. Diese Schwarzen Löcher erreichen die mehrfache Masse unserer Sonne. Die zweite große Gruppe sind die supermassereichen Schwarzen Löcher, über deren Entstehung man bislang nur spekulieren konnte. Außerdem gibt es Hinweise, dass es auch Schwarze Löcher mit einer Masse gibt, die zwischen den supermassereichen und stellaren Schwarzen Löchern liegt.

Das größte Rätsel war jedoch die Entstehung der supermassereichen Exemplare. Nach einer Theorie bilden sich diese im frühen Universum aus zahlreichen kleineren Schwarzen Löchern mit Massen zwischen der zehn- und 100-fachen Masse unserer Sonne und damit aus "normalen" stellaren Schwarzen Löchern. Durch Verschmelzungen und das Anziehen von Gas aus ihrer Umgebung könnten diese dann zu supermassereichen Objekten herangewachsen sein.

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Eine entscheidende Schwierigkeit dieses Modells ist allerdings, dass man schon im sehr jungen Universum Hinweise auf sehr massereiche Schwarze Löcher gefunden hat. Der Prozess des Anwachsens hätte also sehr schnell vonstatten gehen müssen. In einem alternativen Szenario wird daher vorgeschlagen, dass im jungen Universum direkt aus dem Kollaps gewaltiger Gaswolken Schwarze Löcher entstanden sind. Diese hatten die etwa 100.000-fache Masse unserer Sonne und dienten als Keime für die supermassereichen Schwarzen Löcher.

Mithilfe von Daten der Weltraumteleskope Hubble, Spitzer und Chandra, numerischen Simulationen und neuen Analyseverfahren glauben Astronomen nun zwei Objekte im jungen Universum identifiziert zu haben, bei denen es sich um solche massereichen Keime handeln könnte. Wir sehen sie zu einer Zeit, zu der das Universum noch nicht einmal eine Milliarde Jahre alt war. Beide Objekte sollten Massen von rund 100.000 Sonnenmassen aufweisen.

"Unsere Entdeckung, wenn sie sich bestätigt, würde erklären, wie diese Monster-Schwarzen-Löcher entstanden sind", so Fabio Pacucci von der Scuola Normale Superiore im italienischen Pisa. "Über den Entwicklungsweg dieser Schwarzen Löcher gibt es eine kontroverse Diskussion", ergänzt Kollege Andrea Ferrara. "Unsere Untersuchung deutet darauf hin, dass wir uns langsam auf eine Antwort zubewegen. Danach sind Schwarze Löcher schon von Geburt an relativ groß und wachsen dann mit einer normalen Rate, anstatt sehr klein zu beginnen und dann sehr schnell zu wachsen."

Leicht war die Identifikation der beiden Schwarze-Loch-Keime nicht: "Solche Keime sind extrem schwer zu entdecken und die Bestätigung des Fundes ist äußerst anspruchsvoll", so Andrea Grazian vom italienischen Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). "Wir glauben, dass wir in dieser Studie die bislang besten Kandidaten aufgespürt haben."

Sicher ist die Entdeckung allerdings noch nicht: Die Wissenschaftler planen weitere Beobachtungen, um herauszufinden, ob diese Objekte tatsächlich alle Eigenschaften aufweisen, die man für solche Schwarze-Loch-Keime erwartet. Für eine sichere Aussage, wie supermassereiche Schwarze Löcher entstehen, müssten zudem noch zahlreiche weitere dieser Keime entdeckt werden.

Über ihre Beobachtungen berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erschienen ist.

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siehe auch
Supermassereiche Schwarze Löcher: Bereits kurz nach dem Urknall entstanden? - 26. August 2010
Chandra: Wie Schwarze Löcher Galaxien beeinflussen - 4. März 2010
Quasare: Schwarzes Loch hilft bei Galaxiengeburt - 1. Dezember 2009
Schwarze Löcher: Kosmisches Henne-Ei-Problem gelöst? - 8. Januar 2009
Quasare: Schwarzes Loch ohne Heimat - 15. September 2005
Schwarze Löcher: Symbiose mit Wirts-Galaxie entdeckt - 17. Juli 2003
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
spacetelescope.org, Hubble-Seite der ESA
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