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24. Januar 2019, 13:37 Uhr

Frühes Universum

Forscher lösen Rätsel um älteste massive schwarze Löcher

Schon kurz nach dem Urknall bildeten sich gigantische schwarze Löcher. Nun haben Forscher eine mögliche Antwort darauf, wie die Massefresser so schnell wachsen konnten.

Immer wieder stoßen leistungsstarke Teleskope auf rätselhafte Objekte, sogenannte Quasare. Sie sind die Kerne aktiver Galaxien aus der Jugendzeit des Universums. Über kurze Zeiträume leuchten sie extrem hell und sind so über riesige Entfernungen sichtbar - wobei "kurz" in kosmischen Maßstäben auch mehrere Millionen Jahre umfassen kann.

Quasare bestehen wahrscheinlich aus einem schwarzen Loch, das von einer Scheibe aus leuchtendender Materie umgeben ist. Das Besondere: Einige der schwarzen Löcher sind mit 13 Milliarden Jahren extrem alt - nur wenig jünger als das Universum selbst. Astronomen rätseln schon länger, wie sie innerhalb von wenigen Millionen Jahren so viel Masse einsammeln konnten.

Eigentlich dürfte es sie nicht geben

Denn eigentlich dürfte es so alte schwarze Löcher gar nicht geben. Bisher gingen Astronomen davon aus, dass schwarze Löcher entstehen, wenn einem Stern der Treibstoff ausgeht und er in einer Supernova explodiert. Die nun entdeckten schwarzen Löcher bildeten sich jedoch kurz nach dem Universum selbst, schreibt ein internationales Forscherteam im Fachblatt "Nature". In so kurzer Zeit kann unmöglich ein Stern entstehen und wieder sterben, argumentieren die Forscher. Doch woher kommen die Massefresser dann?

Studienautor John Wise vom Georgia Institute of Technology sagt: "In dieser Studie haben wir einen völlig neuen Mechanismus entdeckt, der die Bildung von massiven schwarzen Löchern auslöst." Die Antwort liege in den Gaswolken, die zur Bildung von Galaxien führen, sogenannten Halos.

Demnach formte dunkle Materie Halo-ähnliche Formationen, die extrem schnell wuchsen. Die Entstehung von Sternen war unter diesen Bedingungen unmöglich. Für schwarze Löcher waren sie dagegen ideal. Denn wegen des enormen Wachstums entstanden instabile Gasgebilde, die schließlich wegen ihrer eigenen Schwerkraft kollabierten. Die frühen riesigen schwarzen Löcher haben demnach die Bildung von Sternen übersprungen.

Supercomputer simuliert frühes Universum

Für die Studie nutzten die Forscher eine Simulation des frühen Universums, das der Supercomputer "Blue Waters" errechnet hatte. In dem riesigen Datensatz entdeckten die Forscher zehn Halos, in denen sich eigentlich Sterne hätten bilden müssen. Bis auf Gaswolken schienen sie jedoch leer zu sein. In einer weiteren Simulation mit Hilfe eines Supercomputers spulten die Forscher die Zeit bis kurz nach dem Urknall zurück. Wobei "kurz" noch immer gut 270 Millionen Jahre bedeutet.

"Als wir uns das näher anschauten, stellten wir fest, dass diese Gebiete eine Periode extrem schnellen Wachstums durchlebten", sagt Wise. Sie sind überzeugt, dass solche Halos deutlich häufiger vorkommen, als bisher angenommen. Die Forscher wollen nun herausfinden, wie sich diese gigantischen Massefresser weiterentwickeln. Denn noch wissen sie nicht genau, wo sich diese schwarzen Löcher heute befinden.

Im Video: Eine Zeitreise ins Universum - Schwarze Löcher

koe

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