Ein neuer Blick auf die Ursprünge der supermassereichen Schwarzen Löcher

Forschende haben neue Hinweise gefunden, wie die ersten supermassereichen Schwarzen Löcher im jungen Kosmos entstanden sein könnten. Normalerweise entstehen Schwarze Löcher, wenn ausgebrannte Riesensterne in sich zusammenstürzen. Doch das erklärt nicht, wie bereits in den ersten Hundert Millionen Jahren nach dem Urknall Schwarze Löcher mit Millionen Sonnenmassen existierten. Jetzt hat ein internationales Forschungsteam einen uralten Giganten entdeckt, dessen Ursprung vermutlich in einer kollabierenden Gaswolke liegt.

Mithilfe mehrerer Teleskope identifizierte das Team ein Schwarzes Loch, das bereits 500 Millionen Jahre nach dem Urknall eine Masse von zehn bis hundert Millionen Sonnenmassen erreicht hatte. Die Wissenschaftler schreiben in „Nature Astronomy“, dass nur der direkte Kollaps einer großen Gaswolke die rasche Entstehung dieses Schwarzen Lochs erklären könnte. Frühere Beobachtungen haben gezeigt, dass bereits 700 Millionen Jahre nach dem Urknall Quasare existierten, doch der Ursprung dieser Schwarzen Löcher ist bislang ein Mysterium.

Es gibt zwei Szenarien, die diskutiert werden: In einem Szenario entstehen supermassereiche Schwarze Löcher aus der ersten Generation von Sternen, die groß und kurzlebig waren. Im anderen Szenario entstehen Schwarze Löcher durch den direkten Kollaps großer Gaswolken, wodurch Schwarze Löcher mit bis zu hunderttausend Sonnenmassen entstehen könnten. In beiden Szenarien wachsen diese Schwarzen Löcher durch den Zustrom von Gas zur ihrer späteren Größe an.

Die Forschenden haben sich mithilfe des James-Webb-Weltraumteleskops und des Chandra X-ray Observatory auf die Suche nach großen Schwarzen Löchern im frühen Kosmos gemacht. Dabei nutzten sie eine Laune der Natur: Der Galaxienhaufen Abell 2744 lenkte das Licht hinter ihm liegender Galaxien ab und wirkte wie eine gewaltige Linse. Dadurch konnten die Astronomen extrem weit entfernte Galaxien entdecken.

Die Entdeckung eines Quasars in der Galaxie UHZ1 gibt Einblicke in die kosmische Vergangenheit. Das Schwarze Loch in UHZ1 hatte bereits vor 13,3 Milliarden Jahren – 500 Millionen Jahre nach dem Urknall – eine Masse zwischen zehn und hundert Millionen Sonnenmassen. Unabhängig vom Szenario könnten die ersten Schwarzen Löcher frühestens 200 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden sein und hatten daher nur 200 Millionen Jahre, um zu ihrer heutigen Größe heranzuwachsen.

FAQ:

Wie entstehen Schwarze Löcher?

Schwarze Löcher entstehen normalerweise, wenn ausgebrannte Riesensterne in sich zusammenstürzen. Die Gravitation ist so stark, dass nichts, auch kein Licht, ihrem Zug entkommen kann.

Welche Bedeutung haben supermassereiche Schwarze Löcher?

Supermassereiche Schwarze Löcher sind in fast allen Galaxienzentren zu finden. Wenn Gas auf diese Schwarzen Löcher strömt, erhitzt es sich und leuchtet hell auf, was zu strahlenden Galaxienzentren, den sogenannten Quasaren, führt.

Wie haben Forschende neue Hinweise auf die Entstehung der ersten supermassereichen Schwarzen Löcher gefunden?

Ein internationales Forschungsteam identifizierte ein altes Schwarzes Loch, das bereits 500 Millionen Jahre nach dem Urknall eine Masse von zehn bis hundert Millionen Sonnenmassen erreichte. Die Forschenden schlussfolgern, dass nur der direkte Kollaps einer großen Gaswolke die rasche Entstehung dieses Schwarzen Lochs erklären kann.

Was sind Quasare?

Quasare sind strahlende Galaxienzentren, die heller leuchten als das umgebende Sternsystem. Sie entstehen, wenn Gas auf supermassereiche Schwarze Löcher strömt und sich erhitzt.